(57)【要約】【課題】電磁弁の構成を簡単にして安価に製作出来ると共に、配管設置も容易にし、低コストで信頼性の高い電磁弁を提供することを目的とするものである。【解決手段】電磁弁２０は非磁性材から成る導通孔２１ａを備えた配管側継手２２の一端と、磁性材から成る導通孔２１ｂを備えた機器側継手２３との一端とを非磁性材から成る筒状体２４により所定の間隔を隔てて水密的に、かつ直線状にレーザー溶接等により一体的に連結してある。配管側継手２２と機器側継手２３との間の筒状体２４の内部には、円柱状の磁性材から成る可動弁２５が摺動可能に内装してあり、この可動弁２５の外周面の摺動方向には、二本の凹溝から成る連通路２６ａ，２６ｂが対称位置に形成してあり、また可動弁２５の端面には、連通路２６ａ，２６ｂに接続する切欠溝２６ｃが形成してある。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性材または磁性材から成る導通孔を備えた配管側継手の一端と、磁性材または非磁性材から成る導通孔を備えた機器側継手との一端とを非磁性材から成る筒状体により所定の間隔を隔てて水密的に、かつ直線状に接続し、前記配管側継手と機器側継手との間の筒状体内部に連通路を備えた磁性材から成る可動弁を摺動可能に内装し、前記筒状体の外周部に電磁コイルを配設すると共に、前記可動弁の端末部の一方に、前記電磁コイルの通電操作により前記配管側継手の導通孔または機器側継手の導通孔を開閉する弁体を取付けたことを特徴とする電磁弁。
【請求項２】
前記機器側継手側から流体を供給し配管側継手側から流体を排出させる場合、機器側継手を磁性材で構成すると共に配管側継手を非磁性材で構成し、可動弁の配管側継手側端面に、配管側継手の導通孔に設けた弁座部を開閉する弁体を設けると共に、可動弁と機器側継手との間に弁体を常時閉弁方向に附勢する弾性部材を介在させた請求項１に記載の電磁弁。
【請求項３】
前記配管側継手側から流体を供給し機器側継手側から流体を排出させる場合、機器側継手を非磁性材で構成すると共に配管側継手を磁性材で構成し、可動弁の機器側継手端面に、機器側継手の導通孔に設けた弁座部を開閉する弁体を設けると共に、可動弁と配管側継手との間に常時閉弁方向に附勢する弾性部材を介在させた請求項１に記載の電磁弁。
【請求項４】
前記可動弁に設けた弁体は、前記電磁コイルの非通電時には、配管側継手の導通孔及び機器側継手の導通孔を開放した位置に待機して流体が常時流れる状態にし、前記電磁コイルの通電時には、配管側継手の導通孔に設けた弁座部または機器側継手の導通孔に設けた弁座部を閉鎖させる請求項１に記載の電磁弁。
【請求項５】
前記可動弁に形成する連通路は、可動弁外周面の摺動方向に少なくとも一本以上の凹溝を形成した請求項１，２，３または４に記載の電磁弁。
【請求項６】
前記導通孔を備えた配管側継手の他端側にホースまたはチューブを連結固定すると共に、導通孔を備えた機器側継手の他端側に機器類を接続した請求項１，２，３，４または５に記載の電磁弁。
【請求項７】
前記機器側継手に接続した機器類の端面と、前記筒状体の外周部に配設した電磁コイルケースの端面との間に、圧縮弾性力が作用する弾性部材を介在させた請求項６に記載の電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃料電池等の装置に使用する電磁弁に係わり、更に詳しくは多数の配管側継手やホース等を使用することなくコンパクトに構成することが出来ると共に、安価に製造することが出来る電磁弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、燃料電池等の装置に使用する電磁弁は、例えば、図７に示すように、電磁弁本体１に形成された流体Ｗの流入側の導通孔１ａと流出側の導通孔１ｂとの連通部２に形成された弁座１ｃを開閉するプランジャー３を設け、このプランジャー３をコイルケース４内に収容された電磁コイル５の通電によって発生した電磁力によって、固定鉄心６とプランジャー３との間に吸引力を発生させてプランジャー３を上昇させることにより連通部２に設けられた弁座１ｃを開放し、また通電を遮断した際には、スプリング７の弾性反力によりプランジャー３を下降させて連通部２に形成された弁座１ｃを閉鎖するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２７６８４０号公報（第２〜３頁、図１）
【０００４】
ところで、一般の電磁弁の配管設置方法は、図８に示すように、流体の入り口側機器８との接続や、出口側機器９との接続に、複数個のアダプター１０ａ，１０ｂを介してチューブやホース等のフレキシブル配管１１ａ，１１ｂの一端側を接続し、更にフレキシブル配管１１ａ，１１ｂの他端側は、複数個のアダプター１２ａ，１２ｂを介して電磁弁本体１に接続し、機器の取付け時のずれの吸収や、振動の吸収をしていた。
【０００５】
この従来例の場合に使用している複数個（この実施例では４個であるが、更に多い場合もある）のアダプター１０ａ，１０ｂ及びアダプター１２ａ，１２ｂは、一方側が管用テーパネジが形成され、他方側がフレキシブル配管１１ａ，１１ｂをニップルを挿入してナット１３ａ，１３ｂで締め込むタイプであり、上述したように電磁弁本体１の二つのポート（流入側の導通孔１ａ及び流出側の導通孔１ｂ）と、入り口側機器８及び出口側機器９に管用テーパネジをねじ込んでフレキシブル配管１１ａ，１１ｂにより接続する構成になっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、上記のような従来の電磁弁の配管設置方法は、配管接続部が多数存在するため、燃料電池装置等の配管では金属イオンの溶出を避けるために、前記アダプター１０ａ，１０ｂ及びアダプター１２ａ，１２ｂには、しばしばステンレス鋼が用いられ、しかも電磁弁本体１には横方向に導通孔１ａ，１ｂを加工する必要があるため加工が複雑になると共に、電磁弁本体１が非常に高価となる問題があった。
【０００７】
また、配管接続箇所は、図８に示すようにＳ１〜Ｓ８の８箇所の接続部をそれぞれねじ込む必要があり、狭いスペースでの作業では極めて困難となる上にコストが掛かると言う問題があり、更にそれぞれの部分で漏洩の発生の可能性があるため信頼性が極めて低く、また逆に配管接続作業を容易に行うことが出来るようにするために燃料電池等の装置が大型化すると言う問題があった。
【０００８】
この発明はかかる従来の問題点に着目し、電磁弁の構成を簡単にして安価に製作出来ると共に、配管設置も容易にし、信頼性の高い電磁弁を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記目的を達成するため、非磁性材または磁性材から成る導通孔を備えた配管側継手の一端と、磁性材または非磁性材から成る導通孔を備えた機器側継手との一端とを非磁性材から成る筒状体により所定の間隔を隔てて水密的に、かつ直線状に接続し、前記配管側継手と機器側継手との間の筒状体内部に連通路を備えた磁性材から成る可動弁を摺動可能に内装し、前記筒状体の外周部に電磁コイルを配設すると共に、前記可動弁の端末部の一方に、前記電磁コイルの通電操作により前記配管側継手の導通孔または機器側継手の導通孔を開閉する弁体を取付けたことを要旨とするものである。
【００１０】
ここで、前記機器側継手側から流体を供給し配管側継手側から流体を排出させる場合、機器側継手を磁性材で構成すると共に配管側継手を非磁性材で構成し、可動弁の配管側継手側端面に、配管側継手の導通孔に設けた弁座部を開閉する弁体を設けると共に、可動弁と機器側継手との間に弁体を常時閉弁方向に附勢する弾性部材を介在させ、また前記配管側継手側から流体を供給し機器側継手側から流体を排出させる場合、機器側継手を非磁性材で構成すると共に配管側継手を磁性材で構成し、可動弁の機器側継手端面に、機器側継手の導通孔に設けた弁座部を開閉する弁体を設けると共に、可動弁と配管側継手との間に常時閉弁方向に附勢する弾性部材を介在させて構成するものである。
【００１１】
また、前記可動弁に設けた弁体は、前記電磁コイルの非通電時には、配管側継手の導通孔及び機器側継手の導通孔を開放した位置に待機して流体が常時流れる状態にし、前記電磁コイルの通電時には、配管側継手の導通孔に設けた弁座部または機器側継手の導通孔に設けた弁座部を閉鎖させるように構成しても良い。
【００１２】
更に、前記可動弁に形成する連通路は、可動弁外周面の摺動方向に少なくとも一本以上の凹溝を形成し、また前記導通孔を備えた配管側継手の他端側にホースまたはチューブを連結固定すると共に、導通孔を備えた機器側継手の他端側に機器類を接続するものである。また前記機器側継手に接続した機器類の端面と、前記筒状体の外周部に配設した電磁コイルケースの端面との間に、圧縮弾性力が作用する弾性部材を介在させて構成するものである。
【００１３】
この発明は上記のように構成することで、電磁弁の構成を簡単にすることが出来ると共に、安価に製造でき、更に電磁弁の配管設置も直線的に接続出来る上、配管接続箇所が少なくてすみ、漏洩のない信頼性の高い電磁弁とすることが出来る。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。
【００１５】
図１は、この発明の第１実施形態を示す電磁弁の一部拡大断面図を示し、この電磁弁２０は、非磁性材（例えば、オースティナイト系ステンレス鋼や樹脂材料等）から成る導通孔２１ａを備えると共に弁座部２２ａを有する配管側継手２２の一端と、磁性材（例えば、ステンレス，鉄，合金等）から成る導通孔２１ｂを備えた機器側継手２３との一端とを非磁性材（例えば、オースティナイト系ステンレス鋼や樹脂材料等）から成る筒状体２４により所定の間隔を隔てて水密的に、かつ直線状にレーザー溶接等により一体的に接続してある。
【００１６】
なお、一体的に連結する手段としては、上記のようなレーザー溶接に限定されず、他の溶接方法や加締めによる固定手段でも良い。また、配管側継手２２は筒状体２４と樹脂材料により一体成形するか、または筒状体２４を非磁性材で製作し、配管側継手２２を樹脂材料としてインサート成形することも可能である。
【００１７】
前記配管側継手２２と機器側継手２３との間の筒状体２４の中空内部には、図１及び図２（ａ），（ｂ）に示すように、前記中空内部の長さよりも長さが短い円柱状の磁性材から成る可動弁２５が摺動可能に内装してあり、この可動弁２５の外周面の摺動方向には、二本の凹溝から成る連通路２６ａ，２６ｂが対称位置に形成してあり、また可動弁２５の端面には、連通路２６ａ，２６ｂに接続する切欠溝２６ｃが形成してある。
【００１８】
この第１実施形態は、前記機器側継手２３側から流体Ｗａを供給し配管側継手２２側から流体Ｗａを排出させる場合であって、この実施形態の場合には、可動弁２５の配管側継手側端面２５ａの中央に、配管側継手２２の導通孔２１ａに設けた弁座部２２ａを開閉するシール部材（例えば、ゴム，樹脂，軟質金属等）から成る流体シール用の弁体２７を埋設し、また可動弁２５の継手側端面２５ｂと機器側継手２３との間には、弁体２７を常時閉弁方向（図１の左方向）に附勢するコイルスプリング等の弾性部材２８が介在させてある。
【００１９】
前記可動弁２５を収容した筒状体２４の外周部には、磁性材から成る電磁コイルケース２９に収容した電磁コイル３０を配設し、機器側継手２３と可動弁２５との間で磁気回路を構成させることで、前記電磁コイル３０の通電によって発生した電磁力によって、可動弁２５と固定鉄心となる機器側継手２３との間に吸引力を発生させて可動弁２５を弾性部材２８の弾性力に抗して機器側継手２３側に引き寄せる。
【００２０】
これにより、前記弁体２７により配管側継手２２の弁座部２２ａを開放し、また電磁コイル３０の通電を遮断した際には、弾性部材２８の弾性反力により可動弁２５を配管側継手２２側に押圧させて弁座部２２ａを閉鎖するものである。
【００２１】
前記導通孔２１ａを備えた配管側継手２２の他端側には、ホースまたはチューブ等のフレキシブル配管３５の一端をナット３２を介して締め付け固定すると共に、フレキシブル配管３５の他端側には、従来と同様なアダプター３６及びナット３７を介して機器類３１ａを接続する。
【００２２】
このように、第１実施形態の電磁弁２０では、機器側継手２３側から流体Ｗａを供給し配管側継手２２側から流体Ｗａを排出させる場合に用いるものであって、流体Ｗａを供給させる場合には、電磁コイル３０を通電させて、それによって発生した電磁力によって、可動弁２５と固定鉄心となる機器側継手２３との間に吸引力を発生させることにより可動弁２５を弾性部材２８の弾性力に抗して機器側継手２３側に引き寄せ、弁体２７により配管側継手２２の弁座部２２ａを開放する。すると流体Ｗａは導通孔２１ｂから切欠溝２６ｃ，連通路２６ａ，２６ｂを通り配管側継手２２の導通孔２１ａに流入し、配管側継手２２の他端側から排出される。
【００２３】
また、流体Ｗａの停止時には、電磁コイル３０の通電を遮断すると、弾性部材２８の弾性反力により可動弁２５を配管側継手２２側に押圧させて配管側継手２２の弁座部２２ａの弁座部を閉鎖し、流体Ｗａの供給は停止される。
【００２４】
また、図３は電磁弁２０の第２実施形態を示す断面図を示し、この実施形態は配管側継手２２側から流体Ｗａを供給し、機器側継手２３側から流体Ｗａを排出させる場合に使用するものであって、機器側継手２３を非磁性材で構成すると共に、配管側継手２２を磁性材で構成し、第１実施形態と同様な形態の可動弁２５には、その機器側継手側端面２５ｂの中央に、機器側継手２３の弁座部２３ａを開閉するシール部材（例えば、ゴム，樹脂，軟質金属等）から成る流体シール用の弁体２７を埋設し、また可動弁２５と配管側継手２２との間には、弁体２７を常時閉弁方向に附勢するコイルスプリング等の弾性部材２８が介在させてある。
【００２５】
なお、その他の構成及び作用は、上記第１実施形態と同様なので、同一符号を付して説明は省略する。
【００２６】
図４は、第１実施形態における電磁弁２０の配管設置方法を示し、この電磁弁２０の導通孔２１ｂを備えた機器側継手２３の他端側には、燃料電池等の装置の機器類３１ｂがねじ部３３を介して連結固定し、機器側継手２３に接続した機器類３１ｂの端面と、前記筒状体２４の外周部に配設した電磁コイルケース２９の端面との間には、常時圧縮弾性力が作用するコイルばね等の弾性部材３４が介在させてある。
【００２７】
この弾性部材３４は、機器側継手２３と機器類３１ｂとのねじ部３３の弛みを防止させたり、振動を吸収させる機能を持たせたもので、変位幅を大きく取ることで任意に設定することが可能である。
【００２８】
一方、電磁弁２０の配管側継手２２の他端側には、予め所定の長さに形成されたホースまたはチューブ等のフレキシブル配管３５の一端がナット３２を介して締め付け固定され、またフレキシブル配管３５の他端側には、従来と同様なアダプター３６及びナット３７を介して機器類３１ａを接続するものである。
【００２９】
このように構成することで、流体Ｗａを供給させる場合には、上述したように電磁コイル３０を通電させて、弁体２７により配管側継手２２の弁座部２２ａを開放すると、流体Ｗａは導通孔２１ｂから切欠溝２６ｃ，連通路２６ａ，２６ｂを通り配管側継手２２の導通孔２１ａに流入し、配管側継手２２の他端側に接続されたホースまたはチューブ等のフレキシブル配管３５を通り、配管側継手３６を経由し機器類３１ａに至るのである。
【００３０】
このように、電磁弁２０を機器類３１ａ，３１ｂに直接、かつ直線的に取付けるため、アダプターやフレキシブル配管の使用量は従来より少なくですみ、また配管作業に多くの手間と時間がかからず、コンパクトで安価な装置を構成することが出来る。
【００３１】
また、図５及び図６は電磁弁２０の第３実施形態と第４実施形態との断面図を示し、この実施形態は、上記第１実施形態及び第２実施形態が、電磁コイル３０を通電させて、可動弁２５を弾性部材２８の弾性力に抗して機器側継手２３側または配管側継手２２側に引き寄せ、弁体２７により弁座部２２ａまたは２３ａを開放する実施形態であるのに対して、この第３実施形態及び第４実施形態は、前記可動弁２５に設けた弁体２７は、前記電磁コイル３０の非通電時には、配管側継手２２の弁座部２２ａまたは機器側継手２３の弁座部２３ａを開放した状態に位置する。そして、前記電磁コイル３０の通電時には、配管側継手２２の導通孔２１ａに設けた弁座部２２ａまたは機器側継手２３の導通孔２１ｂに設けた弁座部２３ａを閉鎖させるようにしたものである。
【００３２】
即ち、図５の第３実施形態の場合には、配管側継手２２を磁性材により構成すると共に、機器側継手２３を非磁性材により構成し、図１の第１実施形態と同様に、前記機器側継手２３側から流体Ｗａを供給し配管側継手２２側から流体Ｗａを排出させる場合である。そして、可動弁２５の配管側継手側端面２５ａの中央に、配管側継手２２の導通孔２１ａに設けた弁座部２２ａを開閉する弁体２７を埋設し、更に配管側継手２２の弁座部２２ａの側面と可動弁２５の配管側継手側端面２５ａとの間に、常時開弁方向（図５の右方向）に附勢するコイルスプリング等の弾性部材２８ａが介在させてある。
【００３３】
また、図６の第４実施形態の場合には、配管側継手２２を非磁性材により構成すると共に、機器側継手２３を磁性材により構成し、図３の第２実施形態と同様に、配管側継手２２側から流体Ｗａを供給し、機器側継手２３側から流体Ｗａを排出させる場合であって、可動弁２５には、その機器側継手側端面２５ｂの中央に、機器側継手２３の弁座部２３ａを開閉する弁体２７を埋設し、更に可動弁２５の機器側継手２３の側面と機器側継手側端面２５ｂとの間に、常時開弁方向（図６の左方向）に附勢するコイルスプリング等の弾性部材２８ｂが介在させてある。
【００３４】
なお、その他の構成及び作用は、上記第１実施形態及び第２実施形態と同様なので、同一符号を付して説明は省略する。
【００３５】
【発明の効果】
この発明は、上記のように非磁性材または磁性材から成る導通孔を備えた配管側継手の一端と、磁性材または非磁性材から成る導通孔を備えた機器側継手との一端とを非磁性材から成る筒状体により所定の間隔を隔てて水密的に、かつ直線状に接続し、前記配管側継手と機器側継手との間の筒状体内部に連通路を備えた磁性材から成る可動弁を摺動可能に内装し、前記筒状体の外周部に電磁コイルを配設すると共に、前記可動弁の端末部の一方に、前記電磁コイルの通電操作により前記配管側継手の導通孔または機器側継手の導通孔を開閉する弁体を取付けたので、以下のような優れた効果を奏するものである。
（ａ）．電磁弁の主要部品を同軸上（直線上）に配設出来るために、各構成部品は軸対称に近い形状となり、切削加工で加工する場合は、旋盤加工等の安価な加工方法を用いることが出来、コンパクトで安価な電磁弁とすることが出来る。
（ｂ）．電磁弁を機器類に直接取付けることが可能であるため、アダプターやフレキシブル配管の使用量は従来より少なくですみ、また配管作業に多くの手間と時間がかからず、コンパクトで安価な装置を構成することが出来る。
（ｃ）．配管の接続箇所が少ないので、流体の漏洩が発生する可能性を小さくすることが出来、信頼性の高い装置に組み立てることが出来る。
（ｄ）．接続箇所に弾性部材を介在させることで、前後方向の長さ調整も容易に行うことが出来、また振動や騒音も小さく出来、組み立てコストも安価にすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態を示す電磁弁の一部拡大断面図である。
【図２】（ａ）は、図１の可動弁の拡大断面図、（ｂ）は、（ａ）のＡーＡ矢視側面図である。
【図３】この発明の第２実施形態を示す電磁弁の一部拡大断面図である。
【図４】この発明の第１実施形態の電磁弁の配管設置方法の説明図である。
【図５】この発明の第３実施形態を示す電磁弁の一部拡大断面図である。
【図６】この発明の第４実施形態を示す電磁弁の一部拡大断面図である。
【図７】従来の電磁弁の一部拡大断面図である。
【図８】従来の電磁弁の配管設置方法の説明図である。
【符号の説明】
１  磁弁本体                １ａ，１ｂ  導通孔
２  連通部                        １ｃ  弁座
３  プランジャー                    ４  コイルケース
５  電磁コイル                      ６  固定鉄心
７  スプリング                      ８  流体の入り口側機器
９  出口側機器
１０ａ，１０ｂ  アダプター
１１ａ，１１ｂ  フレキシブル配管
１２ａ，１２ｂ  アダプター
１３ａ，１３ｂ  ナット              Ｗ，Ｗａ  流体
Ｓ１〜Ｓ８  配管接続箇所
２０  電磁弁                  ２１ａ，２１ｂ  導通孔
２２  配管側継手                  ２２ａ  弁座部
２３  機器側継手                  ２３ａ  弁座部
２４  筒状体                        ２５  可動弁
２５ａ  配管側継手側端面              ２５ｂ  継手側端面
２６ａ，２６ｂ  連通路            ２６ｃ  切欠溝
２７  弁体                          ２８  弾性部材
２８ａ  弾性部材                    ２８ｂ  弾性部材
２９  電磁コイルケース              ３０  電磁コイル
３１ａ，３１ｂ  機器類              ３２  ナット
３３  ねじ部                        ３４  弾性部材
３５  フレキシブル配管              ３６  アダプター
３７  ナット
【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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