(57)【要約】【課題】負荷からの流体圧がダイヤフラムに逆圧として作用してもこのダイヤフラムが弁座を開放することのないダイヤフラム型電磁弁を得る。【解決手段】ダイヤフラム弁部１１に、パイロット流体圧の作用により動作して主弁座１６を開閉する主ダイヤフラム１４の他に、この主ダイヤフラム１４の弁座閉鎖力を増強するための機構として、補助弁体１７と、この補助弁体１７にパイロット流体圧を作用させる補助パイロット圧力室３０ｂと、上記補助弁体１７の作用力を上記主ダイヤフラム１４に伝達する伝達ロッド３３とを設ける。【選択図】図１
2008039083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マニホールドベースに取り付けるための取付面を有するハウジングに、上記取付面に開口する主流体用の供給ポート及び出力ポートと、これら両ポートを結ぶ主流路の途中に位置する主弁座と、この主弁座を開閉する主ダイヤフラムと、この主ダイヤフラムに上記主弁座を閉鎖する方向の作用力を発生させる主パイロット圧力室とを設けたダイヤフラム弁部、及び、上記主パイロット圧力室に対してパイロット流体を給排する電磁操作式のパイロット弁部からなり、
上記ダイヤフラム弁部がさらに、上記主ダイヤフラムの弁座閉鎖力を増強するための補助弁体と、この補助弁体に上記パイロット弁部からのパイロット流体を作用させる補助パイロット圧力室と、上記補助弁体と連動して変位することによって該補助弁体の作用力を上記主ダイヤフラムに伝達する伝達ロッドとを有することを特徴とする閉鎖力増強機構付きダイヤフラム型電磁弁。
【請求項２】
上記補助弁体と伝達ロッドとが、上記主ダイヤフラムと同心位置に該主ダイヤフラムに対して直列に配設され、また、上記主パイロット圧力室と補助パイロット圧力室とが相互に連通していることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
【請求項３】
上記補助弁体のストローク可能範囲を主ダイヤフラムの動作ストロークより大きくすることにより、上記両パイロット圧力室にパイロット流体が供給されて主ダイヤフラムが主弁座を閉鎖しているとき、該補助弁体がストローク端の手前の位置を占めるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁弁。
【請求項４】
上記補助弁体がダイヤフラムからなっていて、上記主ダイヤフラムと同じ形状及び大きさに形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の電磁弁。
【請求項５】
上記補助弁体がピストンであることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の電磁弁。
【請求項６】
上記補助弁体がピストンからなり、また、上記伝達ロッドが該ピストンと一体に形成されていて、これらのピストンと伝達ロッドとの内部を貫通する連通孔によって上記補助パイロット圧力室と主パイロット圧力室とが相互に連通されていることを特徴とする請求項２又は請求項２に従属する請求項３に記載の電磁弁。
【請求項７】
上記ハウジングが、上記取付面を有する第１ブロックと、この第１ブロックに結合された第２ブロックと、この第２ブロックに結合された第３ブロックとからなっていて、上記第１ブロックと第２ブロックとの間に上記主ダイヤフラムが配設されると共に、この第２ブロックと第３ブロックとの間に上記補助弁体が配設され、かつ、該第２ブロックに上記伝達ロッドが設けられており、上記第２ブロックと補助弁体及び伝達ロッドを取り外し、上記第１ブロックと第３ブロックとを主ダイヤフラムを介して相互に結合することにより、閉鎖力増強機構を持たないダイヤフラム型電磁弁を形成可能であることを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤフラムで弁座を開閉するダイヤフラム型電磁弁に関するものであり、更に詳しくは、上記ダイヤフラムによる弁座閉鎖力を増強するための機構を備えたダイヤフラム型電磁弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にダイヤフラム型電磁弁は、例えば特開２００１−３０４４３６号公報に開示されているように、２ポート弁としての弁構造を有していて、供給ポートと出力ポートとを結ぶ流路の途中に形成された弁座を、ダイヤフラムで開閉するように構成されると共に、このダイヤフラムを、内部パイロット形の電磁操作式パイロット弁で開閉操作するように構成されている。
【０００３】
このようなダイヤフラム型電磁弁の用途の一つに、酸素濃縮がある。これは、例えば図７に記号で示すように、一括供給用流路３と一括排出用流路４と２つの出力用流路５ａ，５ｂとを備えたマニホールドベース２に、第１〜第４のダイヤフラム型電磁弁１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを搭載して電磁弁アセンブリを形成し、上記２つの出力用流路５ａ，５ｂにはそれぞれ窒素吸着用の容器である第１及び第２タンク６ａ，６ｂを接続し、上記４つの電磁弁１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを選択的かつ関連的に動作させて上記タンク６ａ，６ｂに圧縮空気を供給し又は排出することにより、酸素濃縮を行うものである。
【０００４】
ところが、例えば第１電磁弁１ａを図示の閉弁位置から開弁位置に切り換えて第１タンク６ａに圧縮空気を供給し、充填したあと、再び図示の閉弁位置に切り換えて充填状態を保持している状態で、第２電磁弁１ｂを図示の閉弁位置から開弁位置に切り換えて第２タンク６ｂに圧縮空気を供給すると、上記一括供給用流路３中の空気圧が一時的に低下するため、第１タンク６ａからの逆圧の作用によって第１電磁弁１ａのダイヤフラムが一時的に押し開かれることがある。これは、第２電磁弁１ｂで第２タンク６ｂに圧縮空気を充填し、保持している状態で、第１電磁弁１ａで第１タンク６ａに圧縮空気を供給する場合も同じである。
このように、ダイヤフラム型電磁弁は、その用法によっては負荷からの逆圧の作用によって不安定な挙動を行う場合があり、これが流体制御機器としての信頼性や精度の低下につながることになるため、早急な改善を要求されている。
【特許文献１】特開２００１−３０４４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明の目的は、負荷からの流体圧がダイヤフラムに逆圧として作用してもこのダイヤフラムが弁座を開放することのない、弁座閉鎖力が大きく動作安定性に優れたダイヤフラム型電磁弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明によれば、マニホールドベースに取り付けるための取付面を有するハウジングに、上記取付面に開口する主流体用の供給ポート及び出力ポートと、これら両ポートを結ぶ主流路の途中に位置する主弁座と、この主弁座を開閉する主ダイヤフラムと、この主ダイヤフラムに上記主弁座を閉鎖する方向の作用力を発生させる主パイロット圧力室とを設けたダイヤフラム弁部、及び、上記主パイロット圧力室に対してパイロット流体を給排する電磁操作式のパイロット弁部からなり、上記ダイヤフラム弁部がさらに、上記主ダイヤフラムの弁座閉鎖力を増強するための補助弁体と、この補助弁体に上記パイロット弁部からのパイロット流体を作用させる補助パイロット圧力室と、上記補助弁体と連動して変位することによって該補助弁体の作用力を上記主ダイヤフラムに伝達する伝達ロッドとを有することを特徴とする閉鎖力増強機構付きダイヤフラム型電磁弁が提供される。
【０００７】
本発明において好ましくは、上記補助弁体と伝達ロッドとが、上記主ダイヤフラムと同心位置に該主ダイヤフラムに対して直列に配設されると共に、上記主パイロット圧力室と補助パイロット圧力室とが相互に連通していることである。
【０００８】
また、本発明においては、上記補助弁体のストローク可能範囲を主ダイヤフラムの動作ストロークより大きくすることにより、上記両パイロット圧力室にパイロット流体が供給されて主ダイヤフラムが主弁座を閉鎖しているとき、該補助弁体がストローク端の手前の位置を占めるように構成されていることが望ましい。
【０００９】
本発明においては、上記補助弁体を、ピストンで形成することも、上記主ダイヤフラムと同じ形状及び大きさのダイヤフラムで形成することもできる。
【００１０】
上記補助弁体をピストンで形成する場合、上記伝達ロッドが該ピストンと一体に形成されていて、これらのピストンと伝達ロッドとの内部を貫通する連通孔によって上記補助パイロット圧力室と主パイロット圧力室とが相互に連通されていることが望ましい。
【００１１】
また、本発明において好ましくは、上記ハウジングが、上記取付面を有する第１ブロックと、この第１ブロックに結合された第２ブロックと、この第２ブロックに結合された第３ブロックとからなっていて、上記第１ブロックと第２ブロックとの間に上記主ダイヤフラムが配設されると共に、この第２ブロックと第３ブロックとの間に上記補助弁体が配設され、かつ、該第２ブロックに上記伝達ロッドが設けられており、上記第２ブロックと補助弁体及び伝達ロッドを取り外し、上記第１ブロックと第３ブロックとを主ダイヤフラムを介して相互に結合することにより、閉鎖力増強機構を持たないダイヤフラム型電磁弁を形成可能とすることである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、主ダイヤフラムによる弁座閉鎖力が補助弁体によって増強されているため、負荷からの流体圧がこの主ダイヤフラムに逆圧として作用しても、この主ダイヤフラムが主弁座を開放することがなく、動作安定性に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１及び図２は本発明に係る閉鎖力増強機構付きダイヤフラム型電磁弁（以下、単に「電磁弁」と称することもある。）の第１実施形態を示すものである。この第１実施形態の電磁弁１０Ａは、供給ポートＰと出力ポートＡとを結ぶ主流路１５の途中の主弁座１６を主ダイヤフラム１４で開閉するように構成されたダイヤフラム弁部１１と、パイロット流体の給排によって上記主ダイヤフラム１４を開閉操作する電磁操作式のパイロット弁部１２とからなるもので、上記ダイヤフラム弁部１１がさらに、上記主ダイヤフラム１４の弁座閉鎖力を増強するための機構として、ダイヤフラム１７ａからなる補助弁体１７を有している。
以下の説明においては、上記補助弁体１７を形成するダイヤフラム１７ａを、「補助ダイヤフラム」と称することとする。
【００１４】
上記ダイヤフラム弁部１１は、平面視形状が実質的に矩形であるハウジング１３を有している。このハウジング１３の下面は、マニホールドベースの弁載置面に取り付けるための実質的に平らな取付面１８となっていて、この取付面１８に、上記供給ポートＰと、出力ポートＡと、パイロット供給ポートＰＰと、パイロット排出ポートＰＥとが設けられると共に、これらの各ポートの回りを取り囲むシール部材１９が取り付けられている。
【００１５】
上記各ポートＰ，Ａ，ＰＰ，ＰＥの位置関係は、上記取付面１８の中央に円形の出力ポートＡが配設され、この出力ポートＡの回りを取り囲むように円環状の供給ポートＰが同心状に配設され、この供給ポートＰの外側の、上記出力ポートＡの中心軸線Ｌを挟んで互いに相対する位置に、パイロット供給ポートＰＰとパイロット排出ポートＰＥとが配設されている。
【００１６】
上記ハウジング１３の内部には、上記供給ポートＰに通じる供給側主流路１５Ｐと、出力ポートＡに通じる出力側主流路１５Ａと、パイロット供給ポートＰＰに通じるパイロット供給流路２２と、パイロット排出ポートＰＥに通じるパイロット排出流路２３とが、上記中心軸線Ｌと平行するように上向きに延びている。このうち供給側主流路１５Ｐと出力側主流路１５Ａとは、上記主ダイヤフラム１４が収容された主弁室２４に連通し、この主弁室２４を介して相互に連通しており、この主弁室２４内には上記主弁座１６が、該主弁室２４に開口する上記出力側主流路１５Ａの回りを取り囲むように形成されている。
【００１７】
環状をした上記供給側主流路１５Ｐは、その外周壁と出力側主流路１５Ａを区画する内周側壁とが放射方向の複数の結合壁によって相互に結合されることにより、円弧状をした複数の孔部分に区画されている。
また、上記パイロット供給流路２２とパイロット排出流路２３は、上記両ダイヤフラム１４，１７ａの端部に形成された連通孔２５を経てさらに延在し、上記パイロット弁部１２のパイロット供給口ＰＩとパイロット排出口ＰＲとにそれぞれ連通している。
【００１８】
上記主ダイヤフラム１４は、ゴム弾性を有する素材によって円盤形に形成され、外周部をハウジング１３に気密に保持されることにより、上記出力ポートＡと同心状の位置に、中央部分が上記主弁座１６に接離する方向に（上下方向）に変位自在なるように配設されている。そして、この主ダイヤフラム１４によって上記主弁室２４が、上記主弁座１６が位置する主流路側部分２４ａと、反対側の主パイロット圧力室２４ｂとに区画され、この主パイロット圧力室２４ｂが、連通孔２６ａ，２６ｂを通じて上記パイロット弁部１２のパイロット出力口ＰＡに連通している。
上記主ダイヤフラム１４の下面には、上記主弁座１６に当接することによって該主弁座１６を閉鎖する円環状の弁シール部１４ａが形成され、反対側の上面中央部には、金属や合成樹脂などの硬質素材からなる突起形をしたキャップ２７が取り付けられている。
【００１９】
また、上記補助ダイヤフラム１７ａは、ハウジング１３の内部の上記主ダイヤフラム１４に対して取付面１８とは反対側の位置に形成された補助弁室３０内に、上記主ダイヤフラム１４に対して同心状かつ直列に配設されている。この補助ダイヤフラム１７ａは、上記主ダイヤフラム１４と同様の素材によってこの主ダイヤフラム１４と同形かつ同大をなすように形成されたもので、この補助ダイヤフラム１７ａによって上記補助弁室３０が、一側の伝達室３０ａと反対側の補助パイロット圧力室３０ｂとに区画されている。このうち伝達室３０ａは、伝達孔３１を介して上記主パイロット圧力室２４ｂに連通し、また、上記補助パイロット圧力室３０ｂは、上記連通孔２６ｂを介してパイロット出力口ＰＡに連通している。
【００２０】
従って、上記主パイロット圧力室２４ｂと補助パイロット圧力室３０ｂとは相互に連通していて、上記パイロット出力口ＰＡから上記連通孔２６ｂ，２６ａを通じてパイロット流体が同時に供給されるようになっており、これらのパイロット圧力室２４ｂ，３０ｂにパイロット流体が供給されると、上記主ダイヤフラム１４と補助ダイヤフラム１７ａとが同時に動作する。
【００２１】
上記伝達室３０ａは、呼吸通孔３２を介して上記パイロット排出流路２３に連通しており、また、上記伝達孔３１は、上記中心軸線Ｌに沿って延在し、上記伝達室３０ａと主パイロット圧力室２４ｂとをそれらの中央部の位置で相互に連通している。
【００２２】
上記補助ダイヤフラム１７ａと主ダイヤフラム１４との間には、これら両ダイヤフラム間の作用力の伝達を行う円柱状の伝達ロッド３３が設けられている。この伝達ロッド３３は、上記伝達孔３１内に軸線Ｌに沿って摺動自在なるように配設され、平坦な基端部３３ａが補助ダイヤフラム１７ａの下面に当接すると共に、先端部の窪み３３ｂ内に上記主ダイヤフラム１４の上面のキャップ２７が嵌合、当接している。従って、この伝達ロッド３３も上記両ダイヤフラム１４及び１７ａに対して同心状に位置し、これらのダイヤフラムの変位に連動して同じ方向に一緒に変位する。
なお、上記伝達ロッド３３の先端部は、窪み３３ｂのない平坦な面に形成し、この平坦な先端部を主ダイヤフラム１４の上面のキャップ２７に当接させても良い。
【００２３】
上記伝達ロッド３３の外周に形成された環状の凹溝内には、この伝達ロッド３３の外周と上記伝達孔３１の内周との間をシールするシール部材３４が取り付けられている。図示の例では、摺動抵抗軽減のため、リップタイプの一方向性シール部材が、主パイロット圧力室２４ｂから伝達室３０ａへと向かうエアの流れを阻止する向きに設置されているが、このシール部材３４は、Ｏリングやその他の適宜断面形状を有するものであっても良い。
【００２４】
かくして両ダイヤフラム１４，１７ａ間に上記伝達ロッド３３が介在することにより、主パイロット圧力室２４ｂにパイロット流体が供給されて主ダイヤフラム１４が主弁座１６を閉鎖したとき、同時に補助パイロット圧力室３０ｂにも供給されるパイロット流体によって補助ダイヤフラム１７ａが主ダイヤフラム１４側に向けて変位し、上記伝達ロッド３３を介してこの主ダイヤフラム１４を主弁座１６に向けて押圧することになるため、該主ダイヤフラム１４の弁座閉鎖力が、この補助ダイヤフラム１７ａによる作用力分だけ増強されることになる。
【００２５】
また、上記両パイロット圧力室２４ｂ，３０ｂのパイロット流体が排出されると、上記両ダイヤフラム１４，１７ａを弁座閉鎖方向に押圧する力が消失するため、主ダイヤフラム１４が供給ポートＰからの主流体の作用力によって押し上げられ、主弁座１６を開放する。この主ダイヤフラム１４の開放動作は上記伝達ロッド３３を介して補助ダイヤフラム１７ａに伝達され、この補助ダイヤフラム１７ａも図の上向きに一緒に変位する。
【００２６】
ここで、図１及び図２から明らかなように、上記補助ダイヤフラム１７ａのストローク可能範囲は、主ダイヤフラム１４の動作ストロークよりも大きく設定されていて、上記両パイロット圧力室２４ｂ，３０ｂにパイロット流体が供給されて主ダイヤフラム１４が主弁座１６を閉鎖しているとき、該補助ダイヤフラム１７ａはストローク端の手前の位置で停止し、座３０ｃとの間に僅かな間隔が介在するように構成されている。このように構成することにより、上記主ダイヤフラム１４が主弁座１６を閉鎖した時に、補助ダイヤフラム１７ａによる作用力が、上記伝達ロッド３３を介してこの主ダイヤフラム１４に完全に伝達されることになる。
【００２７】
上記ハウジング１３は、上記取付面１８を有する第１ブロック１３ａと、この第１ブロック１３ａに結合された第２ブロック１３ｂと、この第２ブロック１３ｂに結合された第３ブロック１３ｃとからなっている。そして、上記第１ブロック１３ａと第２ブロック１３ｂとの間に上記主弁室２４が区画、形成されると共に、上記主ダイヤフラム１４が配設され、この主ダイヤフラム１４の外周部分がこれら両ブロック１３ａ，１３ｂ間に挟持、固定されている。また、上記第２ブロック１３ｂと第３ブロック１３ｃとの間に上記補助弁室３０が区画、形成されると共に、上記補助ダイヤフラム１７ａが配設され、この補助ダイヤフラム１７ａの外周部分がこれら両ブロック１３ｂ，１３ｃ間に挟持、固定されている。さらに、上記第２ブロック１３ｂに上記伝達ロッド３３が設けられている。また、上記パイロット供給流路２２とパイロット排出流路２３とは、これらの各ブロックに跨るように延在している。
【００２８】
このようなハウジング１３の構成により、上記第２ブロック１３ｂと補助ダイヤフラム１７ａ及び伝達ロッド３３を取り外し、上記第１ブロック１３ａと第３ブロック１３ｃとを主ダイヤフラム１４を介して相互に結合することにより、閉鎖力増強機構を持たない通常型のダイヤフラム型電磁弁を形成することができる。
なお、上記各ブロック１３ａ，１３ｂ，１３ｃには、互いの接合面に突起と孔とが形成されていて、それらを相互に係合させることによって位置決めされた状態で相互に結合されるようになっているが、それらの図示は省略されている。
【００２９】
上記パイロット弁部１２は、上記第３ブロック１３ｃの上面に形成された凹段部３６内に着脱自在に取り付けられている。このパイロット弁部１２は、ノーマルオープン形の３ポート電磁弁としての構成を有するもので、パイロット弁部材４３でパイロット流路の連通状態を切り換える流路切換部４１と、上記パイロット弁部材４３を操作する電磁操作部４２とからなっている。
【００３０】
上記流路切換部４１においては、弁ボディ４５の側面に、上記パイロット供給流路２２に連通する上記パイロット供給口ＰＩと、上記両パイロット圧力室２４ｂ，３０ｂに上記連通孔２６ａ，２６ｂを介して連通するパイロット出力口ＰＡと、上記パイロット排出流路２３に連通する上記パイロット排出口ＰＲとを有している。また、上記弁ボディ４５の内部には、上記各口が連通するパイロット弁室を有し、このパイロット弁室内に上記パイロット弁部材４３が収容され、このパイロット弁部材４３で、上記パイロット供給口ＰＩの回りを取り囲むパイロット供給弁座５０と、パイロット排出口ＰＲの回りを取り囲むパイロット排出弁座５１とを、交互に開閉するようになっている。
【００３１】
一方、上記電磁操作部４２は、ボビン５２に巻かれた励磁コイル５３と、該ボビン５２の中心孔内に収容された固定鉄心５４及び可動鉄心５５と、該可動鉄心５５を初期位置に復帰させる鉄心復帰ばね５６とを有していて、上記可動鉄心５５は連結バー５８によって上記パイロット弁部材４３に連結されている。
【００３２】
そして、上記励磁コイル５３に通電していない状態では、図１の下半部に示すように、上記可動鉄心５５が鉄心復帰ばね５６のばね力によって初期位置まで前進させられ、連結バー５８を介してパイロット弁部材４３をパイロット排出弁座５１に押し付けるため、該パイロット排出弁座５１が閉じてパイロット供給弁座５０が開放し、パイロット排出口ＰＲが遮断されてパイロット供給口ＰＩとパイロット出力口ＰＡとが連通した状態となる。この状態では、上記パイロット供給ポートＰＰからのパイロット流体が、上記パイロット供給口ＰＩ及びパイロット出力口ＰＡを経て上記主ダイヤフラム１４の背後のパイロット圧力室２４ｂに供給されると共に、補助ダイヤフラム１７ａの背後の補助パイロット圧力室３０ｂにも供給される。
【００３３】
一方、上記励磁コイル５３に通電すると、図１の上半部に示すように、上記可動鉄心５５が固定鉄心５４に吸着されて動作位置まで後退するため、パイロット弁部材４３は、弁復帰ばね５９により押されて上記パイロット排出弁座５１から離れると共に、パイロット供給弁座５０に押し付けられる。このため、上記パイロット排出弁座５１が開放してパイロット出力口ＰＡとパイロット排出口ＰＲとが連通すると共に、パイロット供給弁座５０が閉じてパイロット供給口ＰＩが遮断される。この状態では、上記両パイロット圧力室２４ｂ，３０ｂが外部に開放されることにより、パイロット流体は排出される。
図中の符号５９は受電用コネクタで、制御装置からの給電用コネクタを接続するためのものである。
【００３４】
上記構成を有するダイヤフラム型電磁弁１０は、図１に示すように、供給ポートＰとパイロット供給ポートＰＰとが、マニホールドベースを介して共通の圧力流体源（圧縮空気源）６０に接続されると共に、パイロット排出ポートＰＥが外部に開放され、さらに、出力ポートＡが負荷（例えばタンク）６１に接続された状態で使用される。
【００３５】
ここで、上記パイロット弁部１２の励磁コイル５３が非通電の状態では、上述したように、パイロット供給弁座５０が開放してパイロット供給口ＰＩとパイロット出力口ＰＡとが連通するため、パイロット供給ポートＰＰからのパイロット流体が上記主パイロット圧力室２４ｂと補助パイロット圧力室３０ｂに供給される。このため、主ダイヤフラム１４が、このパイロット流体による作用力によって主弁座１６に押し付けられ、この主弁座１６を閉鎖することにより、供給ポートＰから出力ポートＡに至る主流路１５は遮断されている。同時に、補助パイロット圧力室３０ｂに供給されるパイロット流体によって上記補助ダイヤフラム１７ａが主ダイヤフラム１４側に向けて変位し、上記伝達ロッド３３を介してこの主ダイヤフラム１４を主弁座１６に押し付けるため、該主ダイヤフラム１４の弁座閉鎖力は、この補助ダイヤフラム１７ａによる作用力分だけ増強される。
【００３６】
上記励磁コイル５３に通電すると、パイロット供給口ＰＩが遮断され、パイロット出力口ＰＡとパイロット排出口ＰＲとが連通するため、上記両パイロット圧力室２４ｂ，３０ｂ内のパイロット流体はパイロット排出ポートＰＥから外部に排出される。このため、供給ポートＰからの主流体の作用力により主ダイヤフラム１４が押し上げられて主弁座１６を開放し、該主流体は出力ポートＡへと流れて上記負荷６１に供給されることになる。
このとき、上記主ダイヤフラム１４の変位は上記伝達ロッド３３を介して補助ダイヤフラム１７ａに伝達され、この補助ダイヤフラム１７ａも図の上向きに一緒に変位する。
【００３７】
上記負荷６１に主流体が必要量供給、充填されたあと、上記励磁コイル５３を非通電にすると、パイロット流体が上記両パイロット圧力室２４ｂ，３０ｂに供給されるため、上述したように、主ダイヤフラム１４が主弁座１６を閉鎖すると同時に、補助ダイヤフラム１７ａが伝達ロッド３３を介してこの主ダイヤフラム１４を閉鎖方向に押圧した状態となり、負荷６１に対する主流体の充填状態が保持される。
【００３８】
上述した充填保持状態において、例えば、上記圧力流体源６０に並列に接続された図示しない他の電磁弁が動作し、他の負荷に主流体が供給された場合には、上記パイロット供給ポートＰＰの流体圧が一時的に低下し、それに応じて両パイロット圧力室２４ｂ，３０ｂ内のパイロット流体圧も低下する。
このとき、上記補助弁体１７を具備しない通常型のダイヤフラム電磁弁においては、主ダイヤフラム１４が出力ポートＡを介して作用する負荷６１側の圧力即ち逆圧によって一時的に主弁座１６を開放し、充填保持状態が不安定になることがある。
しかし、上記実施形態の電磁弁においては、補助弁体１７によって主ダイヤフラム１４の弁座閉鎖力が高められているため、負荷６１側の流体圧が出力ポートＡを通じて該主ダイヤフラム１４に開方向に逆圧として作用しても、この主ダイヤフラム１４が主弁座１６を開放することはなく、上記充填保持状態が安定的に保持されることになる。
【００３９】
図３は本発明の第２実施形態を示すもので、この第２実施形態の電磁弁１０Ｂが上記第１実施形態の電磁弁１０Ａと異なる点は、補助ダイヤフラム１７ａが加圧スプリング６３で主ダイヤフラム１４側に向けて常時付勢されているという点である。即ち、上記補助ダイヤフラム１７ａの背面（上面）のキャップ２７と、補助パイロット圧力室３０ｂの中央部に形成された凹部３０ｄの底壁との間に、上記加圧スプリング６３が介設され、この加圧スプリング６３で補助ダイヤフラム１７ａが主ダイヤフラム１４側に向けて押圧されている。従って、この第２実施形態の電磁弁１０Ｂにおいては、主ダイヤフラム１４の弁座閉鎖力が、上記第１実施形態の電磁弁１０Ａに比べて上記加圧スプリング６３の付勢力の分だけ増強されることになる。
なお、この第２実施形態の電磁弁１０Ｂにおける上記以外の構成及び作用については、実質的に上記第１実施形態の電磁弁１０Ａと同じであるから、それらの主要な同一構成部分に第１実施形態で用いたものと同じ符号を付してその説明は省略する。
【００４０】
図４は本発明の第３実施形態を示すもので、この第３実施形態の電磁弁１０Ｃが上記第２実施形態の電磁弁１０Ｂと異なる点は、補助弁体１７がダイヤフラムではなく、ピストン１７ｂで形成されているという点である。即ち、ハウジング１３に形成された補助弁室３０内には、円盤形をした上記ピストン１７ｂが摺動自在に収容され、このピストン１７ｂによって該補助弁室３０が、補助パイロット圧力室３０ｂと伝達室３０ａとに区画されている。上記ピストン１７ｂの外周には環状の凹溝６４が形成され、この凹溝６４内に、リップタイプをした一方向性のシール部材６５が、補助パイロット圧力室３０ｂから伝達室３０ａへと向かうエアの流れを阻止する向きに設置されている。しかし、このシール部材６５は、Ｏリングやその他の適宜断面形状を有するものであっても良い。
【００４１】
また、上記ピストン１７ｂの上面中央部には、上記補助パイロット圧力室３０ｂの中央部の凹部３０ｄに嵌合する軸部６６が形成され、該軸部６６の外周の段部と凹部３０ｄの底壁との間に、上記ピストン１７ｂを主ダイヤフラム１４側に向けて付勢する加圧スプリング６３が介設されている。
更に、上記ピストン１７ｂと伝達ロッド３３とが一体に形成されていて、該伝達ロッド３３の下端（先端）に形成された窪み３３ｂ内に、上記主ダイヤフラム１４の上面のキャップ２７が、周囲にギャップを介在させた状態に嵌合し、ロッド先端の上記窪み３３ｂを取り囲む環状部分がキャップ２７の肩部に当接している。そして、これらのピストン１７ｂと伝達ロッド３３の内部を貫通する連通孔６８により、上記補助パイロット圧力室３０ｂと主パイロット圧力室２４ｂとが相互に連通されている。この連通孔６８における伝達ロッド３３側の端部は上記窪み３３ｂ内に開口し、この窪み３３ｂを通じて上記主パイロット圧力室２４ｂに連通しており、上記ロッド先端の環状部分には、流体流通用の溝３３ｃが放射方向に形成されている。
なお、この第３実施形態の電磁弁１０Ｃの上記以外の構成及び作用については、実質的に上記第２実施形態の電磁弁１０Ｂと同じであるから、それらの主要な同一構成部分に第２実施形態と同じ符号を付してその説明は省略する。
【００４２】
図５は本発明の第４実施形態を示すもので、この第４実施形態の電磁弁１０Ｄが上記第３実施形態の電磁弁１０Ｃと異なる点は、伝達ロッド３３の先端部が、キャップ２７が嵌合する窪みのない実質的に平坦な面に形成されていて、この先端部を主ダイヤフラム１４の上面のキャップ２７の上面に当接させている点である。この先端部には、連通孔６８からの圧力流体を主パイロット圧力室２４ｂに円滑に導くための溝３３ｃが放射方向に形成されている。
この第４実施形態の電磁弁１０Ｄの上記以外の構成及び作用については、実質的に上記第３実施形態の電磁弁１０Ｃと同じであるから、それらの主要な同一構成部分に第３実施形態と同じ符号を付してその説明は省略する。
【００４３】
なお、上記第３及び第４実施形態の電磁弁１０Ｃ及び１０Ｄにおいては、ピストン１７ｂと伝達ロッド３３とが一体に形成されているが、それらは別体であっても良い。また、主パイロット圧力室２４ｂと補助パイロット圧力室３０ｂとが、上記ピストン１７ｂと伝達ロッド３３との内部を貫通する連通孔６８によって相互に連通されているが、上記第１実施形態の電磁弁１０Ａのように、ハウジング１３の内部に形成した連通孔２６ａによって互いに連通されていても良い。
更に、図示した各実施形態の電磁弁１０Ａ〜１０Ｄにおいては、補助弁体１７及び伝達ロッド３３が１組だけ設けられているが、それらは２組以上設けることもできる。この場合、複数の補助弁体１７と伝達ロッド３３とが、順次直列に連なった状態に配設されることになる。
【００４４】
図６には、上記第１実施形態の電磁弁１０Ａを使用して構成した酸素濃縮のための電磁弁アセンブリの構成が記号で示されている。この電磁弁アセンブリは、４つの電磁弁１０Ａ１〜１０Ａ４をマニホールドベース７０上に搭載して形成したもので、第１電磁弁１０Ａ１及び第２電磁弁１０Ａ２の供給ポートＰと、第１〜第４電磁弁１０Ａ１〜１０Ａ４のパイロット供給ポートＰＰとが、マニホールドベース７０の一括供給用流路７１にそれぞれ接続され、この一括供給用流路７１を介して圧縮空気源６０に接続されている。また、第３電磁弁１０Ａ３及び第４電磁弁１０Ａ４の供給ポートＰと、第１〜第４電磁弁１０Ａ１〜１０Ａ４のパイロット排出ポート（図示せず）とが、マニホールドベース７０の一括排出用流路７２にそれぞれ接続され、この一括排出用流路７２を介して外部に開放されている。
【００４５】
更に、上記第１電磁弁１０Ａ１及び第３電磁弁１０Ａ３の出力ポートＡが、それぞれマニホールドベース７０の第１出力用流路７３に接続されると共に、この第１出力用流路７３を通じて酸素濃縮のためのタンクである第１負荷６１ａに接続され、第２電磁弁１０Ａ２及び第４電磁弁１０Ａ４の出力ポートＡが、それぞれマニホールドベース７０の第２出力用流路７４に接続されると共に、この第２出力用流路７４を通じて酸素濃縮のためのタンクである第２負荷６１ｂに接続されている。
【００４６】
上記電磁弁アセンブリにおいて、第１負荷６１ａ及び第２負荷６１ｂに対する圧縮空気の供給は、第１電磁弁１０Ａ１及び第２電磁弁１０Ａ２により行われ、上記負荷６１ａ，６１ｂからの圧縮空気の排出は、第３電磁弁１０Ａ３及び第４電磁弁１０Ａ４により行われる。即ち、第１負荷６１ａに対する圧縮空気の供給は、第１電磁弁１０Ａ１に通電して該第１電磁弁１０Ａ１を図６とは逆の開弁位置に切り換えることにより行われ、供給後の充填状態の保持は、該第１電磁弁１０Ａ１を非通電にして図６の閉弁位置に切り換えることにより行われる。このとき第３電磁弁１０Ａ３は、非通電によって図６の閉弁位置を占めている。
また、該第１負荷６１ａからの圧縮空気の排出は、上記第３電磁弁１０Ａ３に通電して該第３電磁弁１０Ａ３を図６とは逆の開弁位置に切り換えることにより行われる。このとき上記第１電磁弁１０Ａ１は、非通電によって図６の閉弁位置を占めている。
第２負荷６１ｂに対する圧縮空気の供給及び排出についても、第２電磁弁１０Ａ２と第４電磁弁１０Ａ４とが上記と同様に切換操作されることにより行われる。
【００４７】
ここで、上記第１負荷６１ａに圧縮空気が供給されたあと、第１電磁弁１０Ａ１が閉じて充填状態を保持している状態で、第２電磁弁１０Ａ２が動作して第２負荷６１ｂに圧縮空気が供給されることによって一括供給用流路７１中のエア圧力が一時的に低下しても、上記第１電磁弁１０Ａ１においては、上述したように、補助弁体１７によって主ダイヤフラム１４の弁座閉鎖力が高められているため、第１負荷６１ａ側の流体圧が出力ポートＡを通じて該主ダイヤフラム１４に開方向に逆圧として作用しても、この主ダイヤフラム１４が主弁座１６を一時的に開放することはない。これは、第２電磁弁１０Ａ２で第２負荷６１ｂに圧縮空気を充填し、保持している状態で、第１電磁弁１０Ａ１で第１負荷６１ａに圧縮空気を供給する場合も同じである。
【００４８】
上記第２〜第４実施形態の電磁弁１０Ｂ〜１０Ｄを用いて同様の電磁弁センブリを形成することもできるが、その際、排出用の第３電磁弁及び第４電磁弁においては、補助弁体１７を主ダイヤフラム１４側に向けて押圧する上記加圧スプリング６３を持たないものを使用することが望ましい。その理由は、負荷６１の圧縮空気を排出する際に、この加圧スプリング６３による付勢力の分だけ負荷６１に残圧が残るためである。
なお、排出用の上記第３電磁弁及び第４電磁弁としては、上記補助弁体１７を備えていない通常型のダイヤフラム型電磁弁を使用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る閉鎖力増強機構付きダイヤフラム型電磁弁の第１実施形態の断面図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】本発明に係る電磁弁の第２実施形態の断面図である。
【図４】本発明に係る電磁弁の第３実施形態の断面図である。
【図５】本発明に係る電磁弁の第４実施形態の断面図である。
【図６】第１実施形態の電磁弁で構成した電磁弁アセンブリを記号で示す空気圧回路図である。
【図７】従来の電磁弁アセンブリを記号で示す空気圧回路図である。
【符号の説明】
【００５０】
Ｐ      供給ポート
Ａ      出力ポート
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ      ダイヤフラム型電磁弁
１１      ダイヤフラム弁部
１２      パイロット弁部
１３      ハウジング
１３ａ      第１ブロック
１３ｂ      第２ブロック
１３ｃ      第３ブロック
１４      主ダイヤフラム
１５      主流路
１６      主弁座
１７      補助弁体
１７ａ      補助ダイヤフラム
１７ｂ      ピストン
１８      取付面
２４ｂ      主パイロット圧力室
３０ｂ      補助パイロット圧力室
３３      伝達ロッド
６８      連通孔
７０      マニホールドベース
【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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