JP5498269B2 - 電磁式開閉弁 - Google Patents

Description

本発明は、タンクからのガスの排出の有無を電磁ソレノイドで切換えすることができ、更にタンクにガスを充填することができる電磁式開閉弁に関する。

タンクの開口部には、バルブブロックが設けられており、そこには、タンク内外に繋がる排出用流路及び充填用流路が形成されている。排出用流路は、タンク内のガスを排出するための流路であり、充填用流路は、タンク内にガスを充填するための流路である。また、バルブブロックは、一般的に電磁式開閉弁と逆止弁とを備えている。電磁式開閉弁は、そこに流される電流の有無に応じて排出用流路を開閉する機能を有し、逆止弁は、充填用流路におけるタンク外からその中へガスの流れを許容し、逆方向の流れを阻止する機能を有している。

このように構成されるバルブブロックは、排出系統及び充填系統の２系統を有するので外形寸法が大きくなる。それ故、排出と充填とを１系統で行なうことが好ましく、それを実現するためには電磁式開閉弁の機能と逆止弁の機能を併せ持つ弁が必要である。そのような２つの機能を有する弁として、例えば特許文献１や特許文献２に記載のパイロット式電磁弁が知られている。

特許文献１及び２に記載のパイロット式電磁弁（以下、単に「電磁弁」ともいう）は、連通流路が形成されたハウジングを備えており、ハウジング内に、主弁体と、パイロット弁体と、プランジャとを有している。主弁体は、ハウジングに設けられた主弁シート部に着座して連通流路を閉じるようになっている。また、主弁体には、連通流路に繋がっているオリフィス孔が形成されており、更に主弁体内には、パイロット弁体が挿入されている。パイロット弁体は、主弁体に設けられたパイロット弁シート部に着座することでオリフィス孔を閉じるようになっている。

プランジャは、主弁体及びパイロット弁体を貫通するパイロットピンによってそれら２つの弁体に連結されており、プランジャの外周に設けられる電磁ソレノイドを駆動することで動くようになっている。パイロット弁体及び主弁体は、パイロットピンによってプランジャの動きに連動するようになっており、その順で各シート部から離れるようになっている。つまり、最初にオリフィス孔が開き、引き続いて連通流路が開くようになっており、連通流路が開くことで、水素タンク内から水素ガスが排出されて燃料電池に供給されるようになっている。

また、電磁弁では、パイロット弁体がスプリングによって付勢されており、電磁ソレノイドが駆動していないとき、主弁用スプリングによってパイロット弁体がパイロットシート部に押付けられてオリフィス孔を閉じている。また、主弁用スプリングは、パイロット弁体を介して主弁体を主弁シート部に押付け、連通流路を閉じている。これにより、電磁ソレノイドが駆動していないときは、水素タンク内から水素ガスが排出されないようになっている。他方、水素ガスを充填する際に水素タンク外から連通流路に水素ガスが供給されると、その水素ガスの圧力によって主弁体が押し上げられて主弁シート部から離れるようになっている。従って、連通流路に水素ガスを供給すると、その水素ガスの圧力によって主弁体を押し上げられて連通流路が開けられ、水素ガスが水素タンク内に充填される。

特開２００５−１６３８９６号公報 特開２００９−２１０１２０号公報

特許文献１及び２に記載の電磁弁では、主弁体及びパイロット弁体に貫通孔が形成されており、プランジャに固定されたパイロットピンをそれら貫通孔に挿通することで各弁体とプランジャが連結されている。２つの貫通孔は、その中心線をピン挿入方向に直交する方向にずらして位置しており、電磁ソレノイドを駆動してプランジャを吸引方向に移動させると、まずパイロット弁体が吸引方向に引き上げられ、次に主弁体が引き上げるようになっている。つまり、オリフィス孔と連通流路が時間差で開くようになっている。

他方、水素タンクに水素ガスを充填する際、パイロット弁体をパイロットシート部に着座させた状態のまま主弁体が持ち上げられる。特許文献1に記載の電磁弁では、やがてパイロット弁体がパイロットピンに当たってそれ以上持ち上がらなくなると、水素ガスの圧力によって持ち上がってくる主弁体とパイロット弁体との間でパイロットシート部が挟持され、パイロット弁体から前記押圧力に相当する力を受ける。その結果、パイロットシート部が劣化するなどの不具合が生じる。

このような不具合を解消すべく、特許文献２に記載の電磁弁では、主弁体が押し上げられたときに、パイロット弁体より先に主弁体がパイロットピンに当たるようになっており、パイロット弁体がパイロット弁用スプリングによりパイロットシート部に押付けられている。これにより、パイロットシート部には、パイロット弁用スプリングの押付力に相当する押圧力しか掛からなくなり、パイロットシート部が受ける押圧力を小さくすることができる。これにより、特許文献1に記載の電磁弁のようなパイロットシート部の劣化を抑制することができる。

しかし、特許文献２に記載の電磁弁では、水素ガスにより押し上げられた主弁体がパイロットピンに当たる。充填時に供給される水素ガスは高圧であり、水素タンクの内圧は、水素ガスの使用量にもよるがかなり低くなっている。そのため、水素タンクの内外の差圧が大きく、連通流路が開き始める充填開始直後の主弁体の押し上げ速度は、かなり大きい。これに対して、プランジャは、殆ど動くことなくそのままの位置にて維持されている。それ故、主弁体がパイロットピンにかなり大きな相対速度で衝突し、パイロットピンに大きな衝撃剪断力が生じ、この衝撃剪断力によりパイロットピンが破損する心配がある。また、この衝撃剪断力に耐えられたとしても、充填中は、供給される水素ガスにより主弁体がパイロットピンに押付けられており、主弁体を支持するパイロットピンに大きな静的な剪断力が作用している。なお、特許文献１に記載の電磁弁でも、充填開始時及び充填中において主弁体に着座するパイロット弁体がパイロットピンに当たるので、充填中にパイロットピンが破損する心配がある。

このように、充填開始直後及び充填中にパイロットピンに大きな衝撃剪断力や静的な剪断力が作用するため、これらの剪断力に耐え得るようにするべくパイロットピンの強度アップを図る必要がある。しかし、パイロット弁体の強度を向上させるべくパイロットピンの外径を大きくすると、電磁弁の外径寸法が大きくなる。それ故、パイロットピンに大きな剪断力が作用しないようにすることが好ましい。

そこで本発明は、タンクにガスを充填する際に主弁体が押されて連通流路（弁口）が開けられる時に、パイロットピン（連結ピン）に剪断力が作用しない電磁式開閉弁を提供することを目的としている。

本発明の電磁式開閉弁は、タンクポートに繋がるタンク側空間と、給排ポートに繋がる給排側空間と、それらの空間を繋ぐ弁口とが形成されているハウジングと、前記弁口を閉じる弁口閉位置と前記弁口を開く弁口開位置との間で移動し、前記タンク側空間と前記給排側空間とに繋がるパイロット通路が形成されている主弁体と、前記主弁体に着座して前記パイロット通路を閉じる通路閉位置と、前記主弁体から離れて前記パイロット通路を開く通路開位置との間で移動するパイロット弁体と、開方向に移動可能であって、前記開方向に移動すると前記パイロット弁体と前記主弁体とをその順で前記通路開位置及び前記弁口開位置に夫々動かすプランジャと、励磁力を発生させて前記プランジャを前記開方向に動かす電磁ソレノイドと、前記電磁ソレノイドの励磁力に抗して閉方向に前記プランジャを付勢するプランジャ付勢手段と、前記プランジャ及び前記パイロット弁体の２つの部材に挿通され、又は前記プランジャ及び前記主弁体の２つの部材に挿通され、これらが連動可能且つ互いに相対変位可能に設けられる連結ピンと、を備え、前記連結ピンは、前記２つの部材のうち一方の部材に嵌合され、前記主弁体が前記開方向に押された際、前記２つの部材の両方うち他方の部材に前記連結ピンが接触しないように、その前に前記プランジャに対する前記主弁体の前記開方向の相対的な動きを止めるようになっている。

本発明に従えば、電磁ソレノイドに励磁力を発生させると、プランジャが開方向に移動する。これに連動して、まずパイロット弁体が通路開位置に移動し、パイロット通路が開いて給排側空間が昇圧される。そうすると、タンク側空間と給排側空間との差圧が小さくなり、主弁体を開方向に動かす際に必要な力が小さくなる。そのため、励磁力が小さい電磁ソレノイドであっても、プランジャの動きに連動させて主弁体を弁口開位置に移動させることができる。主弁体が弁口開位置に移動して弁口が開くと、タンク側空間と給排側空間とが直接繋がる。これによりガスを排出することができる。また、ガス充填するために給排側空間にガスを流すと、このガスによって主弁体が開方向に動かされる。これにより弁口が開き、給排側空間のガスが弁口、タンク側空間及びタンクポートを通ってタンク内へと導かれ、タンク内にガスを充填することができる。このように本発明の電磁式開閉弁により電磁開閉機能と逆止機能とを有する弁を実現することができる。

また、本発明では、主弁体がガスに押されて開方向に移動すると、それに伴って連結ピンが２つの部材のうち何れかの部材（相手部材）に対して相対的に動く。動くことでその相手部材に衝突しそうになるが、連結ピンがその相手部材に当たる前にプランジャに対する主弁体の開方向の相対的な動きが止められる。それ故、連結ピンが相手部材に衝突して従来の技術のように連結ピンに大きな剪断力が作用することを防ぐことができる。それ故、連結ピンが破損することを抑制することができる。また連結ピンの剛性を抑えることができるので、連結ピンの外径寸法を小さくすることができる。

上記発明において、前記連結ピンは、前記プランジャと前記パイロット弁体とを連結しており、前記プランジャは、前記主弁体が弁口閉位置にあるときに前記主弁体から前記開方向に第１離間距離を離して設けられており、前記パイロット弁体には、プランジャ側挿通孔が形成され、前記連結ピンは、前記プランジャに固定され、且つ移動可能に前記プランジャ側挿通孔に挿通され、前記主弁体が弁口閉位置にあるときに前記プランジャ側挿通孔を形成する面から前記開方向に第２離間距離を離して設けられており、前記第２離間距離は、前記第１離間距離より大きくなっていることが好ましい。

上記構成に従えば、連結ピンがプランジャに固定されているので、主弁体がガスに押されて開方向に移動すると連結ピンがプランジャ側挿通孔内にて主弁体に対して閉方向に移動する。プランジャと主弁体との間が第１離間距離しか開いていないため、主弁体は、プランジャに対して開方向に第１離間距離相対移動したところで動きを止める。他方、連結ピンは、挿通孔を形成する面から開方向に第２離間距離離れており、挿通孔内において閉方向に第１離間距離より大きい第２離間距離も動くことができる。それ故、主弁体が開方向に押されても連結ピンがパイロット弁体に当たることがなく、充填時に連結ピンに剪断力が作用することを防ぐことができる
上記発明において、前記パイロット弁体及び前記主弁体は、それらに挿通されているパイロットピンによって連動可能に連結されており、前記パイロットピンは、前記主弁体が開方向に押された時に前記パイロット弁体及び前記主弁体のいずれか一方に当接しないように設けられていることが好ましい。

上記構成に従えば、主弁体が開方向に押されてパイロットピンがパイロット弁体又は主弁体（対象部材）に対して相対移動しても、パイロットピンが前記対象部材に当たることがない。それ故、パイロットピンが対象部材に接触してパイロットピンに大きな剪断力が作用することを防ぐことができる。それ故、パイロットピンが破損することを抑制することができる。またパイロットピンの剛性を抑えることができるので、パイロットピンの外径寸法を小さくすることができる。

上記発明において、前記パイロット弁体は、前記主弁体に移動可能に挿入された弁本体と、前記弁本体に設けられ、前記主弁体に着座して前記パイロット通路を閉じるパイロット弁シート部とを有し、前記パイロット弁本体は、前記主弁体から前記開方向に第３離間距離を離して収容されており、前記連結ピンは、前記パイロット弁本体が通路閉位置にあるときに前記プランジャ側挿通孔を形成する面から前記閉方向に第４離間距離を離しても設けられており、前記パイロット弁本体には、主弁側挿通孔が更に形成され前記パイロットピンは、前記主弁体に固定され、且つ移動可能に前記主弁側挿通孔に挿通され、前記パイロット弁体が通路閉位置にあるときに前記主弁側挿通孔を形成する面から前記閉方向に第５離間距離を離して設けられており、前記第４離間距離及び前記第５離間距離は、前記第３離間距離よりも大きくなっていることが好ましい。

上記構成に従えば、パイロット弁シート部が塑性変形等してパイロット弁本体が主弁体の方へと沈んでいくとき、パイロット弁本体が連結ピンやパイロットピンに当たって引っ掛る前に主弁体に当たり、パイロット弁本体が第３離間距離以上沈まなくなる。それ故、パイロット弁体が連結ピンやパイロットピンに引っ掛り、パイロット弁体が主弁体に着座せずに主弁体から浮き上がってしまうことを防ぐことができる。これにより、パイロット通路から漏れが生じてしまうことを抑制できる。

上記発明において、前記連結ピンは、前記プランジャ及び前記主弁体を連結しており、前記プランジャは、前記主弁体が弁口閉位置にあるときに前記主弁体から第６離間距離を離して設けられており、前記プランジャには、挿通孔が形成され、前記連結ピンは、前記主弁体に固定され、且つに移動可能に前記挿通孔に挿通され、前記主弁体が弁口閉位置にあるときに前記挿通孔を形成する面から前記閉方向に第７離間距離を離して設けられており、前記第７離間距離は、前記第６離間距離より大きくなっていることが好ましい。

上記構成に従えば、連結ピンが主弁体に固定されているので、主弁体がガスに押されて開方向に移動すると、連結ピンが挿通孔内にて主弁体に対して開方向に移動する。プランジャと主弁体との間が第６離間距離しか開いていないため、主弁体は、プランジャに対して開方向に第６離間距離相対移動したところで動きを止める。他方、連結ピンは、挿通孔を形成する面から開方向に第７離間距離以上離れており、挿通孔内において閉方向に第６離間距離より大きい第７離間距離も動くことができる。それ故、主弁体が開方向に押されてもプランジャに連結ピンが当接する前に、プランジャに主弁体が当たる。これにより、プランジャに連結ピンが当たることがなく、充填時に連結ピンに剪断力が作用することを防ぐことができる。

上記発明において、前記プランジャは、プランジャ本体とカバー部材とを有し、前記プランジャ本体は、その前記開方向側に装着部を有し、前記装着部には、カバー部材が螺合されており、前記カバー部材の中には、前記装着部によって塞がれた弁空間が形成され、前記パイロット弁体は、前記弁空間内で、前記カバー部材に当接支持され、且つ前記当接支持された状態から移動可能に設けられていることが好ましい。

上記構成に従えば、ピンがなくてもパイロット弁体をプランジャに連動させることができる。これにより、破損のおそれがある部材を少なくすることができ、信頼性をより向上させることができる。

上記発明において、前記パイロット弁体は、前記パイロット弁体が通路閉位置にある時に前記装着部の端面から前記第８離間距離を離して設けられており、
前記第８離間距離は、前記第６離間距離より大きくなっていることが好ましい。

上記構成に従えば、弁体がガスに押されて開方向に移動しても、パイロット弁体がプランジャ本体の装着部に当たることが無い。それ故、パイロット弁体及びプランジャの損傷を防ぐことができる。

上記発明において、前記パイロット弁体を閉位置の方に付勢する弁体付勢手段を更に備えることが好ましい。

上記構成に従えば、主弁体が押された時にそこに着座するパイロット弁体が主弁体によって押されるが、その時の押圧力を弁体付勢手段により吸収することができる。これにより、パイロット弁体が変形したり、破損したりすることを抑えることができ、変形や破損等に起因するガス漏れを防ぐことができる。

本発明によれば、主弁体が押されて弁口が開けられる時に、連結ピンに剪断力が作用しない電磁式開閉弁を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る電磁式開閉弁を示す断面図である。 図１に示す電磁式開閉弁の主弁体付近（領域Ｘ１）を拡大して示す拡大断面図である。 図２に示す電磁式開閉弁を開弁状態にして示す拡大断面図である。 図２に示す電磁式開閉弁を充填状態にして示す拡大断面図である。 図２に示す電磁式開閉弁を手動で開いた状態を示す拡大断面図である。 本発明の第２実施形態に係る電磁式開閉弁を示す断面図である。 図６に示す電磁式開閉弁の主弁体付近（領域Ｘ２）を拡大して示す拡大断面図である。 図７に示す電磁式開閉弁を開弁状態にして示す拡大断面図である。 図７に示す電磁式開閉弁を充填状態にして示す拡大断面図である。 図７に示す電磁式開閉弁を手動で開いた状態を示す拡大断面図である。

以下では、前述する図面を参照しながら、本発明の第１及び第２実施形態に係る電磁式開閉弁１，１Ａを説明する。なお、実施形態における上下、左右、及び前後等の方向の概念は、説明の便宜上使用するものであって、電磁式開閉弁１，１Ａに関して、それらの構成の配置及び向き等をその方向に限定することを示唆するものではない。また、以下に説明する電磁式開閉弁１，１Ａは、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明は実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る電磁式開閉弁１は、天然ガスエンジンや燃料電池等のガス消費器に供給するガスを貯蔵する高圧タンク（図示せず）に設けられている。電磁式開閉弁１は、高圧タンクとガス消費器とを繋ぐ給排通路が形成されたバルブブロック（図示しない）に一体的に形成されており、バルブブロックと共に高圧タンクの開口部に設けられて該開口部を塞いでいる。電磁式開閉弁１は、高圧タンク内のガスの排出を制御すると共に、高圧タンク内へのガスの充填ができるようになっている。以下では、電磁式開閉弁１の構成を図１〜図５を参照しつつ説明する。

＜電磁式開閉弁の構成＞
電磁式開閉弁１は、ハウジング２を備えている。ハウジング２は、バルブブロックに一体成型されているハウジング本体３と、後述する電磁ソレノイド３１を収容するソレノイドケース４とを有している。ハウジング本体３は、上下方向に延びる軸線Ｌ１に沿って延在する貫通孔５を有している。貫通孔５は、上下両端が開口しており、上側の領域である弁室５ａが下側の領域である給排通路５ｂに対して大径になっている。給排通路５ｂの弁室５ａに臨む開口の周りには、主弁座６が形成されている。主弁座６は、上方に向かって突出する円環状の突起部であり、その先端の内側に円形の弁口７を形成している。また、弁室５ａには、その上側開口からガイド部材８が挿入されている。

ガイド部材８は、大略円筒状の部材であり、その下側部分が弁室５ａに挿入された状態でハウジング本体３の内周面に螺合されている。ハウジング本体３の内周面とガイド部材８の外周面との間は、シールされている。また、ガイド部材８の下端は、主弁座６より外側にある外周縁３ａに対向しており、外周縁３ａから上方に離して配置されている。ガイド部材８の中には、主弁体１０、パイロット弁体１１、プランジャ１２が挿通されている。

主弁体１０は、図２に示すように主弁本体１３と、主弁シート部１４とを有している。主弁本体１３は、大略有底円筒状の部材であり、開口を上側に向けて前記ガイド部材８に挿通されている。主弁本体１３は、ガイド部材８内で上下方向に摺動できるようになっており、その下端に主弁シート部１４が設けられている。主弁シート部１４は、合成ゴム又は合成樹脂等から成る円環状の部材であり、その下面が下方に表出している。主弁シート部１４は、その表出する下面が主弁座６に対向するように配置されており、主弁体１０が図１及び図２に示すような弁口閉位置に位置すると主弁座６に着座して弁口７を閉じるようになっている。

このように主弁シート部１４が着座する主弁座６の半径方向外側には、タンク側空間１５が形成されている。タンク側空間１５は、主弁体１０、ガイド部材８、ハウジング本体３、及び主弁座６によって囲まれた円環状の空間であり、主弁座６の半径方向内側に位置する給排通路５ｂと弁口７を介して繋がっている。また、ハウジング本体３には、高圧タンク（図示せず）内に繋がるタンクポート３ｂと、高圧タンク外の装置（例えば、ガス消費器や充填装置）に繋がる給排ポート３ｃとが形成されており、タンクポート３ｂにタンク側空間１５が繋がり、給排ポート３ｃに給排通路５ｂが繋がっている。このようにタンクポート３ｂ、タンク側空間１５、弁口７、給排通路５ｂ及び給排ポート３ｃによって高圧タンク内外を繋ぐ弁通路１６が構成され、主弁体１０が主弁座６に着座して弁口７を塞ぐことによってタンク側空間１５と給排通路５ｂとの間が遮断される、つまり弁通路１６が遮断されるようになっている。

また、主弁本体１３には、複数の連通溝１７とパイロット通路１８とが形成されている。連通溝１７は、上下方向に延在する溝であり、主弁体１０の外周面に形成されている。連通溝１７は、その上下両端が夫々開口しており、主弁体１０の上方にある空間（具体的には、後述する連通空間３５）とタンク側空間１５と繋いでいる。パイロット通路１８は、主弁体１０の軸線（本実施形態では、軸線Ｌ１に略一致）に沿って上下方向に延在する貫通孔であり、主弁本体１３の底部にそこを貫通するように形成されている。そのため、パイロット通路１８は、その下側の開口が弁口７に面しており、主弁本体１３内の空間である弁内空間１９と給排通路５ｂとを繋いでいる。

また、パイロット通路１８の上側の開口（つまり、弁内空間１９に臨む開口）の周りには、パイロット弁座２０が形成されている。パイロット弁座２０は、上方に向かって突起する突起部であり、大略円環状になっている。このパイロット弁座２０の周りには、ストッパ部２１が形成されている。ストッパ部２１は、上方に向かって隆起する円環状の段差であり、主弁体１０の内周面に沿って周方向全周に形成されている。ストッパ部２１は、パイロット弁座２０から半径方向外方に離して形成されており、その高さはパイロット弁座２０より低くなっている。弁内空間１９には、これらパイロット弁座２０及びストッパ部２１に対向するように、パイロット弁体１１が挿入されている。

パイロット弁体１１は、弁本体２２と、パイロット弁シート部２３とを有している。弁本体２２は、大略円柱状に形成されており、弁内空間１９に挿入されている。弁本体２２は、主弁体１０内を上下方向に摺動できるようになっており、その下端部にパイロット弁シート部２３が設けられている。パイロット弁シート部２３は、合成ゴム又は合成樹脂等から成る円盤状の部材であり、その下面が下方に表出している。パイロット弁シート部２３は、その下面がパイロット弁座２０に対向するように配置されており、パイロット弁体１１が図１及び図２に示すような通路閉位置に位置するとパイロット弁座２０に着座してパイロット通路１８を閉じるようになっている。

このように構成される弁本体２２は、その下端と主弁本体１３の底部との間が空いており、その間がパイロット室２４を成している。パイロット室２４は、弁本体２２と主弁本体１３とパイロット弁座２０とによって囲まれた大略円環状の空間であり、パイロット弁座２０の半径方向外側に位置している。このパイロット室２４は、パイロット弁座２０が開くと、パイロット通路１８を介して給排通路５ｂに繋がり、パイロット弁体１１の外周面と主弁体１０の内周面との間にある間隙２４ａを介して主弁体１０の上方にある空間（具体的には、後述する連通空間３５）に繋がっている。

このように構成されるパイロット弁体１１と主弁体１０とは、パイロットピン２５によって連結され、パイロット弁体１１の動きに主弁体１０が連動するようになっている。具体的に説明すると、パイロットピン２５は、大略円柱状のピン部材であり、主弁体１０及びパイロット弁体１１に挿通されている。パイロットピン２５は、主弁本体１３の半径方向に延在しており、その両端部が主弁本体１３の上端側に夫々嵌挿されて固定され、中間部分がパイロット弁体１１に形成される第１挿通孔２６に挿通されている。主弁側挿通孔である第１挿通孔２６は、弁本体２２を半径方向に貫通しており、パイロットピン２５の外径より大径に形成されている。また、弁本体２２には、第１挿通孔２６より上端側に第２挿通孔２７が形成されている。

プランジャ側挿通孔である第２挿通孔２７は、弁本体２２を半径方向に貫通する孔であり、そこには、連結ピン２８が挿通されている。連結ピン２８は、大略円柱状のピン部材であり、第２挿通孔２７の内径より小径になっている。連結ピン２８は、その両端部が第２挿通孔２７から半径方向外方に突出しており、その両端部がプランジャ１２に嵌挿されて固定されている。

プランジャ１２は、磁性材料から成り、大略有底円筒状になっている。プランジャ１２は、その開口を下側に向けてガイド部材８に挿通され、その下端が主弁体１０の上端（つまり、主弁本体１３の上端）と対向するように位置している。プランジャ１２の開口には、パイロット弁体１１の上端側が挿入されており、連結ピン２８は、パイロット弁体１１と共にプランジャ１２を半径方向に貫通しており、連結ピン２８の両端部がプランジャ１２の下端側に固定されている。これにより、プランジャ１２とパイロット弁体１１とが、プランジャ１２の動きにパイロット弁体１１が連動するように連結されている。

また、プランジャ１２は、図１に示すようにその上端部にフランジ１２ａを有している。このフランジ１２ａは、周方向全周にわたって形成されており、半径方向外方に突出している。ガイド部材８の上端側の内径は、フランジ１２ａの外径に対応させて形成されており、ガイド部材８の下端側の内径は、上端側よりも小さくなっている。そのため、ガイド部材８の内周面には、上端側の領域と下端側の領域との間に段部８ａが形成され、この段部８ａによりフランジ１２ａが支持されている。このように支持されているプランジャ１２は、主弁体１０が弁口閉位置に位置しているときに主弁体１０と上下に離れて位置している。

また、プランジャ１２内には、図２に示すように第１スプリング２９（弁体付勢手段）が収容されている。第１スプリング２９は、いわゆる圧縮コイルばねであり、パイロット弁体１１の上端とプランジャ１２の天井面との間に圧縮された状態で設けられている。第１スプリング２９は、弁本体２２を下方に付勢し、パイロット弁シート部２３をパイロット弁座２０に押付けている。つまり、第１スプリング２９は、パイロット弁体１１を閉方向に付勢し、パイロット弁体１１をパイロット弁座２０に押付けて着座させている。

このように着座するパイロット弁体１１に当たらないように、パイロットピン２５は、第１挿通孔２６においてパイロット弁体１１の下側の内周面から離れて位置している。同様に、連結ピン２８もまた、プランジャ１２がガイド部材８の段部８ａに支持されている状態でパイロット弁座２０に着座しているパイロット弁体１１に当たらないように、第２挿通孔２７において、パイロット弁体１１の上側の内周面から離れて位置している。また、連結ピン２８は、プランジャ１２を上方に持ち上げると、パイロット弁体１１の内周面に当たり、そのままパイロット弁体１１を持ち上げるようになっている。

更に、パイロットピン２５は、パイロット弁体１１が持ち上げられると、パイロット弁体１１の内周面に当たり、そのまま主弁体１０を弁口開位置に持ち上げて主弁座６から離して弁口７を開くようになっている。このように、主弁体１０及びパイロット弁体１１は、プランジャ１２が持ち上げられるとパイロット弁体１１及び主弁体１０の順で持ち上げられるようになっている。このように構成されるプランジャ１２の上方には、図１に示すように固定磁極３０が設けられている。

固定磁極３０は、強磁性材料から成る大略円柱状の部材であり、ガイド部材８の上側開口に挿入されている。固定磁極３０は、その外周面とガイド部材８との間がシールされた状態でガイド部材８に螺合されており、固定磁極３０の下端がプランジャ１２の上端に対向している。また、固定磁極３０の上端部には、半径方向外方に突出するフランジ部３０ａが周方向全周にわたって形成されており、このフランジ部３０ａをガイド部材８の上端に当てることで固定磁極３０が位置決めされ、更にガイド部材８の上側開口が塞がれている。このように上側開口が塞がれているガイド部材８の外周部には、電磁ソレノイド３１が外装されている。

電磁ソレノイド３１は、ハウジング本体３の外側（具体的には、上側）に位置しており、ソレノイドケース４内に収容されている。電磁ソレノイド３１は、ボビン３２とコイル線３３とを有している。ボビン３２は、大略円筒状に形成されており、ガイド部材８に外装されている。ボビン３２の外周面には、コイル線３３が巻きつけられている。コイル線３３には、図示しない制御器が電気的に接続されており、制御器からコイル線３３に電流を流すことで励磁し、プランジャ１２を磁化させるようになっている。このようにプランジャ１２を磁化させることで、プランジャ１２が固定磁極３０に吸着されて上方に持ち上げられる。即ち、電磁ソレノイド３１は、そこに電流を流して励磁力を発生させ、プランジャ１２を上方に移動させることができるようになっている。

また、ガイド部材８内には第２スプリング３４（プランジャ付勢手段）が設けられている。第２スプリング３４は、いわゆる圧縮コイルばねであり、プランジャ１２と固定磁極３０との間に圧縮された状態で設けられている。第２スプリング３４は、電磁ソレノイド３１の励磁力に抗する方向、つまり下方にプランジャ１２を付勢するようになっている。第２スプリング３４によって付勢されることで、プランジャ１２は、下方に向かって押されてガイド部材８の段部８ａに着座している。

このように構成される電磁式開閉弁１では、主弁体１０及びパイロット弁体１１が弁口閉位置及び通路閉位置にある時における連結ピン２８と弁本体２２との相対位置関係、プランジャ１２と主弁体１０との相対位置関係、パイロットピン２５と弁本体２２との相対位置関係、及びパイロット弁体１１とストッパ部２１と相対位置関係が予め設定されている。以下では、図２を参照しながらそれらの相対位置関係について説明する。

連結ピン２８は、第２挿通孔２７において、第２挿通孔２７を形成する内周面（以下、単に「上側内周面」ともいう）に対して上側に隙間Ａ１（第４離間距離）、下側に隙間Ａ２（第２離間距離）を空けて配置されている。なお、隙間Ａ１，Ａ２は、上下方向の間隔の大きさを示すものであり、後述する隙間Ａ３〜Ａ６についても同様である。また、プランジャ１２及び主弁体１０は、上下方向に隙間Ａ３（第１離間距離）を空けて配置されており、プランジャ１２に対する主弁体１０の開方向の相対移動量が隙間Ａ３以上に成らないように規制している。また、プランジャ１２と主弁体１０との間は、円環状に形成される連通空間３５を成し、この連通空間３５により連通溝１７と間隙２４ａが繋がり、更にはタンク側空間１５とパイロット室２４とが繋がっている。また、パイロットピン２５は、第１挿通孔２６において、第１挿通孔２６を形成する内周面（以下、単に「下側内周面」ともいう）に対して上側に隙間Ａ４（第５離間距離）、下側に隙間Ａ５を空けて配置されており、パイロット弁体１１及び主弁体１０は、それらの間に隙間Ａ６（第３離間距離）を空けて配置されている。

このように規定される各隙間の関係は、隙間Ａ１，Ａ４が隙間Ａ６より大きく（つまり、隙間Ａ１，Ａ４＞Ａ６）なっており、隙間Ａ２が隙間Ａ３より大きくなっている。また、隙間Ａ１，Ａ５は、パイロット弁体１１が振動した時等にパイロットピン２５及び連結ピン２８が弁本体２２と接触しないようにすべくできるだけ空けておくことが好ましいが、空けすぎるとプランジャ１２のストロークを変えない場合には、主弁の開口（主弁体１０と主弁6との離間距離）が小さくなってしまうためできるだけ隙間Ａ１，Ａ５を小さくすることが好ましい。

このように構成される電磁式開閉弁１は、いわゆるノーマルクローズド型の開閉弁であり、電磁ソレノイド３１に電流を流していない状態では、主弁体１０が弁口閉位置に位置し、パイロット弁体１１が通路閉位置に位置している。これにより、弁口７及びパイロット通路１８が閉じられてタンクポート３ｂと給排ポート３ｃとの間が遮断され、電磁式開閉弁１が閉弁状態にある（図２参照）。

また、電磁式開閉弁１は、手動操作用ロッド３６を有している。手動操作用ロッド３６は、大略円柱状になっており、給排通路５ｂに挿通されている。手動操作用ロッド３６は、その基端部に頭部３６ａを有している。頭部３６ａは、手動操作用ロッド３６の残余部分に比べて大径に成っている。給排通路５ｂは、手動操作用ロッド３６の形状に合わせて下側開口付近が残余部分より大径に成っており、その下側開口付近に手動操作用ロッド３６の頭部３６ａが螺合されている。また、手動操作用ロッド３６の頭部３６ａには、下方に開口する六角孔が形成されており、六角レンチ等の締付工具によって締付けることで上下方向に移動させることができるようになっている。

また、手動操作用ロッド３６の中間部の外周面とハウジング本体３の内周面との間がシールされ、給排通路５ｂのガスが外部に漏れないようになっており、手動操作用ロッド３６は、その先端（上端）が主弁体１０の下端の近傍まで延在しており、締付工具により手動操作用ロッド３６を回すと主弁体１０に当り、更に回し続けると主弁体１０を開方向に押して主弁座６から押し上げられるようになっている。

＜電磁式開閉弁の開弁動作＞
以下では、開弁状態にある電磁式開閉弁１を開弁する場合について、図３を参照しながら説明する。電磁ソレノイド３１に電流を流すと、コイル線３３が励磁して励磁力を発生し、プランジャ１２を固定磁極３０の方に吸引する。これによりプランジャ１２が開方向に移動する。プランジャ１２が開方向に距離Ａ１移動すると、連結ピン２８がパイロット弁体１１の上側内周面に当たる。そのままプランジャ１２を開方向に移動させると、パイロット弁体１１が連結ピン２８を介して開方向に持ち上げられる。他方、パイロット弁体１１の下側内周面とパイロットピン２５との間が隙間Ａ５空いているため、主弁体１０は、弁口閉位置に位置したままとなっている。従って、パイロット弁体１１は、主弁体１０に対して開方向に相対移動し、パイロット弁座２０から離れる（通路開位置）。これにより、パイロット通路１８が開く。

パイロット通路１８が開くと、連通溝１７、連通空間３５、間隙２４ａ、パイロット室２４及びパイロット通路１８を介してタンク側空間１５と給排通路５ｂとが繋がる。繋がることでタンクポート３ｂから導かれた高圧タンク内のガスが給排通路５ｂに供給され、給排通路５ｂの内圧が上昇する。これにより、タンク側空間１５と給排通路５ｂとの差圧が小さくなり、主弁体１０を開方向に動かす際に必要な作用力が小さくなる。このような方式を採用することにより、プランジャ１２に与える励磁力が小さくても弁を開弁することができ、電磁ソレノイド３１を小形化することができる。

パイロット通路１８が開いた後も電磁ソレノイド３１に電流を流し続けてプランジャ１２を持ち上げ続けると、やがてパイロット弁体１１の下側内周面がパイロットピン２５に当たり、パイロット弁体１１によりパイロットピン２５が持ち上げられる。これにより、主弁体１０が開方向に移動して主弁座６から離れ（弁口開位置）、弁口７が開く。弁口７が開くことで、タンク側空間１５と給排通路５ｂとが弁口７を介して直接繋がり、高圧タンク内のガスがタンク側空間１５から給排通路５ｂに直接流れる（図３の矢符Ａ参照）。これにより、高圧タンク内のガスを給排ポート３ｃから排出してガス消費器等に供給することができる。この際、プランジャ１２と主弁体１０との隙間は、Ａ１＋Ａ３＋Ａ５になっており、閉弁時の隙間Ａ３より更に大きく空いている。

＜電磁式開閉弁の閉弁動作＞
開弁状態において、電磁ソレノイド３１に流す電流を止めると、励磁力が無くなり、第２スプリング３４の付勢力によってプランジャ１２が下方（閉方向）に移動する。これに伴って第１スプリング２９に付勢されているパイロット弁体１１も閉方向に移動し、やがてパイロット弁体１１がパイロット弁座２０に着座してパイロット通路１８を閉じる。着座した後は、パイロット弁体１１が主弁体１０を閉方向に押すので、主弁体１０もプランジャ１２及びパイロット弁体１１と共に閉方向に移動する。やがて、主弁体１０が主弁座６に着座して弁口７を閉じ、プランジャ１２が段部８ａに支持され、電磁式開閉弁１が閉弁状態になる（図２参照）。

＜電磁式開閉弁の充填動作＞
次に、高圧タンク内にガスを充填する場合について、図４を参照しながら説明する。高圧タンク内にガスを充填する場合、充填すべきガス（単に、「充填ガス」ともいう）を給排ポート３ｃから給排通路５ｂに供給する。そうすると、主弁体１０は、充填ガスから開方向の作用力を受けて開方向に移動し、主弁座６から離れる。これにより弁口７が開き、給排通路５ｂの充填ガスが弁口７、タンク側空間１５及びタンクポート３ｂを介して高圧タンク内に導かれ（図４の矢符Ｂ参照）、高圧タンク内にガスが充填される。

他方、弁口７が開いた後も、主弁体１０は、充填ガスからの作用力により開方向に移動する。この際、パイロット弁体１１は、パイロット通路１８を通る充填ガスからの作用力を受けてパイロット弁座２０から少し持ち上がるが、パイロット弁体１１よりも主弁体１０の方が充填ガスの作用力を受ける受圧面積が大きいため、パイロット弁体１１はパイロット弁座２０に殆ど密着した状態で維持されている。このように密着して主弁体１０とパイロット弁体１１とが一体的に動くため、主弁体１０が持ち上げられてもパイロットピン２５とパイロット弁体１１の下側内周面との相対位置関係が変化することは殆ど無い。つまり、パイロットピン２５は、下側内周面に対して上側に隙間Ａ４、下側に隙間Ａ５空いたままとなっており、それらが互いに接触することがない。それ故、充填時にパイロット弁体１１の下側内周面がパイロットピン２５に当たって破損することを防ぐことができる。

また、パイロット弁体１１が第１スプリング２９に付勢されているので、この第１スプリング２９により主弁体１０がパイロット弁体１１を押す力を吸収することができる。つまり、パイロット弁座２０がパイロット弁シート部２３を押す力を抑えることができ、ガスの充填によりパイロット弁シート部２３が大きく変形したり破損したりして、閉弁状態でガス漏れが生じることを防ぐことができる。これにより、より信頼性の高い電磁式開閉弁１を提供することができる。

更に、主弁体１０が開方向に移動すると、主弁体１０がプランジャ１２に対して開方向に向かって隙間Ａ３（相対移動量）相対移動したところでプランジャ１２に当たる。これにより、プランジャ１２に対する主弁体１０の開方向の相対的な動きが止まり、その後は、プランジャ１２と主弁体１０とが開方向に一体的に移動する。そして、プランジャ１２及び主弁体１０は、充填ガスにより開方向に押されてプランジャ１２が固定磁極３０に当接し、その位置で保持される。

このように主弁体１０が移動している間、連結ピン２８は、パイロット弁体１１の上側内周面に対して下方に相対移動し、この上側内周面に近づいていく。しかし、プランジャ１２に対する主弁体１０の開方向への相対移動量がプランジャ１２によって隙間Ａ３以下に規制されており、連結ピン２８がパイロット弁体１１の上側内周面に対して下方に隙間Ａ２空いているので、連結ピン２８がパイロット弁体１１の上側内周面に当たることない。連結ピン２８は、前記上側内周面に対して下側に隙間Ａ２−Ａ３空いている位置にて止まり、略その位置で維持される。つまり、充填している間、連結ピン２８と上側内周面との間に略隙間Ａ２−Ａ３が常に空いている状態になる。それ故、充填開始直後で迅速に動くパイロット弁体１１に連結ピン２８が当たり、その衝撃によって連結ピン２８が損傷するような事態を防ぐことができ、また充填中に静的な剪断力が連結ピンに生じることもない。なお、この際、連結ピン２８は、上側内周面に対して上側に隙間Ａ１＋Ａ３空いている。

このように電磁式開閉弁１は、電磁ソレノイドに流す電流を切換えることで、弁口７の開閉状態を制御することができ、また給排通路５ａからタンク側空間への流れを許容しつつその反対方向の流れを遮断することができる。つまり、電磁式開閉弁１により電磁開閉機能及び逆止機能の機能を有する弁を実現することができる。

＜電磁式開閉弁の手動開閉＞
最後に電磁式開閉弁１を手動操作用ロッド３６によって手動開閉する場合について、図５を参照しながら説明する。閉弁状態では、手動操作用ロッド３６の先端で前述するように主弁体１０の下端から離れており、手動操作用ロッド３６を締付工具によって回すことで上方に移動させる。上方に移動させることで、やがて手動操作用ロッド３６の先端が主弁体１０に当り、そして手動操作用ロッド３６によって主弁体１０が持ち上げられる。これにより主弁体１０が主弁座６から離れて弁口７が開き、高圧タンク内のガスをタンクポート３ｂ及びタンク側空間１５を介して給排通路５ｂに排出することができる（図５参照の矢符Ｃ参照）。

また、弁口７を強制的に開く場合と反対方向に手動操作用ロッド３６を回すと、手動操作用ロッド３６が下方に移動する。手動操作用ロッド３６によって強制的に弁口７を開いた後、手動操作用ロッド３６を下方に移動させると、主弁体１０が閉方向に戻され、やがて主弁座６に着座する。これにより、弁口７が閉じられてタンク側空間１５と給排通路５ｂとの間が遮断され、高圧タンク内のガスの排出をとめることができる。

＜電磁式開閉弁のその他の機能＞
電磁式開閉弁１では、パイロット弁シート部２３が経年劣化や使用状況により塑性変形することがある。この塑性変形によりパイロット弁体１１が閉方向に隙間Ａ６と同じ距離だけ下がると、弁本体２２がストッパ部２１に当たり、パイロット弁体１１がそれ以上下がることが規制されている。隙間Ａ６は、隙間Ａ１及び隙間Ａ４より小さくなっている。それ故、パイロット弁シート部２３が塑性変形しても、パイロット弁体１１がパイロットピン２５及び連結ピン２８に引っ掛かってパイロット弁シート部２３がパイロット弁座２０から浮き上がり、これによりパイロット通路１８から漏れが生じてしまうことを防ぐことができる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係る電磁式開閉弁１Ａは、第１実施形態に係る電磁式開閉弁１と構成が類似している。そこで、第２実施形態に係る電磁式開閉弁１Ａの構成に関して第１実施形態の電磁式開閉弁１と異なる構成についてだけ説明し、同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

電磁式開閉弁１Ａでは、主弁体１０の弁内空間１９にプランジャ１２Ａの下端部が挿入されており、主弁体１０とプランジャ１２Ａとが連結ピン２８によって連動可能に連結されている。また、パイロット弁体１１Ａは、プランジャ１２Ａ内に収容され、そこから飛び出ないようになっている。以下では、更に具体的に説明する。

プランジャ１２Ａは、ガイド部材８内に摺動可能に挿通されている。このプランジャ１２Ａは、プランジャ本体４１とカバー部材４２とを有している。プランジャ本体４１は、大略円柱状になっており、上下方向に延在している。プランジャ本体４１は、大径部４１ａと、小径部４１ｂと、装着部４１ｃとを有している。大径部４１ａは、大略円柱状になっており、ガイド部材８の内径と略同じ外径を有している。大径部４１ａは、上下方向に摺動可能にガイド部材８内に位置しており、その上端部と固定磁極３０との間に第２スプリング３４が介在している。また、大径部４１ａの下端には、小径部４１ｂが一体的に形成されている。

小径部４１ｂは、大略円柱状になっており、弁内空間１９の内径と略同じ外形を有している。この小径部４１ｂは、上下方向に摺動可能に主弁体１０内に挿通されている。小径部４１ｂが挿通されている主弁体１０は、その上端が大径部４１ａの下端に対向しており、主弁体１０と大径部４１ａとの間には、隙間Ａ１１（第６離間距離）が空けられている。これにより、主弁体１０は、プランジャ１２Ａに対する開方向の相対移動量が隙間Ａ１１以上にならないように規制されている。また、主弁体１０と大径部４１ａとの間は、円形状に形成される連通空間３５Ａを成している。

また、小径部４１ｂには、半径方向に貫通する第３挿通孔４３（挿通孔）が形成されており、ここに連結ピン２８が挿通されている。連結ピン２８の両端部は、主弁体１０まで延在しており、主弁体１０にて固定されている。連結ピン２８は、第３挿通孔４３を形成する内周面に対して上側に隙間Ａ１２（第７離間距離）、下側に隙間Ａ１３空けて位置しており、隙間Ａ１２が隙間Ａ１１より大きくなっている（つまりＡ１２＞Ａ１１）。更に、小径部４１ｂの下端には、装着部４１ｃが一体的に形成されている。

装着部４１ｃは、大略円筒状になっており、小径部４１ｂより更に小径になっている。装着部４１ｃは、小径部４１ｂの下端から下方に延在している。この装着部４１ｃの外周面には、カバー部材４２が螺合されている。カバー部材４２は、大略円筒状になっており、小径部４１ｂと略同じ外径を有している。このカバー部材４２の外周面と主弁体１０の内周面との間には、ガスが通れる程度の間隙２４ａが形成されており、この間隙２４ａが連通空間３５Ａに繋がっている。また、カバー部材４２は、その先端部（下端部）に半径方向内方に突出する内向きフランジ４２ａを有している。内向きフランジ４２ａは、大略円環状になっており、装着部４１ｃの先端（下端）から下方に離れて位置している。内向きフランジ４２ａは、主弁体１０の底部との間にパイロット室２４Ａを形成し、装着部４１ｃの先端との間にカバー部材４２の内周面によって囲まれた弁体収容空間４４を形成している。この弁体収容空間４４には、パイロット弁体１１Ａが収容されている。

パイロット弁体１１Ａは、シート保持部４５とパイロット弁シート部２３Ａとを有している。シート保持部４５は、大略円筒状に形成されており、カバー部材４２の内径より小さい外径を有している。パイロット弁シート部２３Ａは、このシート保持部４５の中に設けられて固定されている。パイロット弁シート部２３Ａは、大略円柱状になっており、その中間部分に半径方向外相に突出する取付フランジ２３ａが周方向全周にわたって形成されている。シート保持部４５には、この取付フランジ２３ａに対応させて凹所４５ａが形成されており、この凹所４５ａに取付フランジ２３ａが嵌まり込むことでパイロット弁シート部２３Ａが外れないようにシート保持部４５に取り付けられている。また、パイロット弁シート部２３Ａは、その先端部（下端部）がシート保持部４５から突き出ている。

このように構成されるパイロット弁体１１Ａは、弁体収容空間４４において上下方向に摺動可能になっている。また、パイロット弁体１１Ａは、シート保持部４５がカバー部材４２の内向きフランジ４２ａの内径側の孔よりも大径に形成されており、内向きフランジ４２ａによってその孔から出ないようになっている。更に、パイロット弁体１１Ａは、シート保持部４５から突き出た部分（パイロット弁シート部２３Ａの先端側の部分）がカバー部材４２の内向きフランジ４２ａの内径側の孔に挿通して下方に表出するように延在しており、パイロット弁シート部２３Ａの先端部がパイロット弁座２０に上下方向に対向して着座できるようになっている（図７参照）。また、装着部４１ｃ内には、第１スプリング２９Ａが収容されている。第１スプリング２９Ａは、パイロット弁体１１Ａを下方に付勢している。付勢されたパイロット弁体１１Ａは、内向きフランジ４２ａに支持されて装着部４１ｃから下方に隙間Ａ１４空けて位置しており、閉弁状態においてパイロット弁座２０に着座している。これにより、パイロット通路１８が閉じられている。なお、隙間Ａ１４は、隙間Ａ１１より大きくなっている（つまり、Ａ１４＞Ａ１１）。

＜電磁式開閉弁の開弁動作＞
以下では、閉弁状態にある電磁式開閉弁１Ａを開弁する場合について、図８を参照しながら説明する。電磁ソレノイド３１に電流を流すと、プランジャ１２Ａが固定磁極３０の方に吸引されてプランジャ１２Ａが開方向に移動する。この際、パイロット弁体１１Ａは、内向きフランジ４２ａに支持されて開方向に持ち上げられる。他方、プランジャ１２Ａの内周面と連結ピン２８との間が隙間Ａ１３空いているため、主弁体１０は、弁口閉位置に位置したままとなっている。従って、パイロット弁体１１Ａは、主弁体１０に対して開方向に相対移動し、パイロット弁座２０から離れる（通路開位置）。これにより、パイロット通路１８が開く。

パイロット通路１８が開くと、連通溝１７、連通空間３５Ａ、間隙２４ａ、パイロット室２４Ａ及びパイロット通路１８を介してタンク側空間１５と給排通路５ｂとが繋がり、給排通路５ｂの内圧が上昇する。これにより、タンク側空間１５と給排通路５ｂとの差圧が小さくなり、主弁体１０を開方向に動かす際に必要な作用力を小さくすることができる。つまり、プランジャ１２Ａに与える励磁力を小さくすることができ、電磁ソレノイド３１を小形化することができる。

パイロット通路１８が開いた後も電磁ソレノイド３１に電流を流し続けてプランジャ１２Ａを持ち上げ続けると、やがて、プランジャ１２Ａの内周面が連結ピン２８に当たり、主弁体１０が連結ピン２８を介して持ち上げられる。これにより、主弁体１０が開方向に移動して主弁座６から離れ（弁口開位置）、弁口７が開いて高圧タンク内のガスがタンク側空間１５から給排通路５ｂに直接流れる（図７の矢符Ｄ参照）。この際、連結ピン２８は、プランジャ１２の内周面に対して下側に隙間Ａ１２＋Ａ１３空いたところにおり、また、主弁体１０と大径部４１ａとの間は、隙間Ａ１１＋Ａ１３となっている。

＜電磁式開閉弁の閉弁動作＞
開弁状態において、電磁ソレノイド３１に流す電流を止めると、第２スプリング３４の付勢力によってプランジャ１２Ａが下方（閉方向）に移動する。これに伴ってパイロット弁体１１Ａも閉方向に移動し、やがてパイロット弁体１１Ａがパイロット弁座２０に着座してパイロット通路１８を閉じる。着座した後、このパイロット弁体１１Ａによって主弁体１０が閉方向に押されて閉方向に移動する。やがて、主弁体１０が主弁座６に着座して弁口７を閉じ、電磁式開閉弁１Ａが閉弁状態になる（図７参照）。

＜電磁式開閉弁の充填動作＞
次に、高圧タンク内にガスを充填する場合について、図９を参照しながら説明する。充填ガスを給排ポート３ｃから給排通路５ｂに供給すると、主弁体１０が充填ガスからの作用力により開方向に移動し、主弁座６から離れる。これにより弁口７が開き、給排通路５ｂの充填ガスが弁口７、タンク側空間１５及びタンクポート３ｂを介して高圧タンク内に導かれ（図９の矢符Ｅ参照）、高圧タンク内にガスが充填される。

他方、弁口７が開いた後も、主弁体１０は開方向に移動する。この際、パイロット弁体１１Ａがパイロット通路１８を通る充填ガスからの作用力を受けてパイロット弁座２０から少し持ち上がるが、パイロット弁体１１Ａよりも主弁体１０の方が充填ガスの作用力を受ける受圧面積が大きいため、パイロット弁体１１Ａはパイロット弁座２０に殆ど密着した状態で維持されている。また、パイロット弁体１１Ａは、プランジャ１２Ａの装着部４１ｃの下端から隙間Ａ１４−Ａ１１離間した状態で第１スプリング２９Ａに付勢されているので、この第１スプリング２９Ａにより主弁体１０がパイロット弁体１１Ａを押す力を吸収することができる。つまり、パイロット弁座２０がパイロット弁シート部２３を押す力を抑えることができ、ガスの充填によりパイロット弁シート部２３が大きく変形したり破損したりして、閉弁状態でガス漏れが生じることを防ぐことができる。これにより、より信頼性の高い電磁式開閉弁１Ａを提供することができる。

更に、主弁体１０が開方向に移動すると、やがて前記主弁体１０が大径部４１ａに当たる。これにより、プランジャ１２Ａに対する主弁体１０の相対な動きが止まり、その後は、プランジャ１２Ａ及び主弁体１０が開方向に一体的に移動する。そして、プランジャ１２Ａ及び主弁体１０は、充填ガスにより開方向に押されてプランジャ１２Ａが固定磁極３０に当接し、その位置で保持される。

このように主弁体１０が移動している間、連結ピン２８は、プランジャ１２Ａの内周面に対して上方に相対移動してこの内周面に近づいていくが、やがて、プランジャ１２Ａに当たって主弁体１０の動きが止まると連結ピン２８の動きも止まるので、連結ピン２８がプランジャ１２Ａの内周面に当たることがない。連結ピン２８は、前記内周面に対して上側に隙間Ａ１２−Ａ１１空いた状態で止まり、略その位置で維持される。つまり、充填している間は、連結ピン２８と前記内周面との間に略隙間Ａ１２−Ａ１１が常に空いている状態になる。それ故、充填開始直後で迅速に動くプランジャ１２Ａに連結ピン２８が当たり、その衝撃によって連結ピン２８が損傷するような事態を防ぐことができ、また充填中に静的な剪断力が連結ピンに生じることもない。

また、プランジャ本体４１の装着部４１ｃとパイロット弁体１１Ａとの間が隙間Ａ１４空いており、且つ隙間Ａ１４が隙間Ａ１１より大きいため、パイロット弁体１１Ａが装着部４１ｃに当たることがない。それ故、パイロット弁体１１Ａやプランジャ１２Ａが破損することを防ぐことができる。なお、この際、連結ピン２８は、プランジャ１２Ａの内周面に対して下側に隙間Ａ１１＋Ａ１３空いている。

＜電磁式開閉弁の手動開閉＞
最後に電磁式開閉弁１Ａを手動操作用ロッド３６によって手動開閉する場合について、図１０を参照しながら説明する。閉弁状態では、手動操作用ロッド３６の先端で主弁体１０の下端から離れており、手動操作用ロッド３６を締付工具によって回すことで上方に移動させる。上方に移動させることで、やがて手動操作用ロッド３６の先端が主弁体１０に当り、そして手動操作用ロッド３６によって主弁体１０が持ち上げられる。これにより主弁体１０が主弁座６から離れて弁口７が開き、高圧タンク内のガスをタンクポート３ｂ及びタンク側空間１５を介して給排通路５ｂに排出することができる（図１０参照の矢符Ｆ参照）。

また、弁口７を強制的に開く場合と反対方向に手動操作用ロッド３６を回すと、手動操作用ロッド３６が下方に移動する。手動操作用ロッド３６によって強制的に弁口７を開いた後、手動操作用ロッド３６を下方に移動させると、主弁体１０が閉方向に戻され、やがて主弁座６に着座する。これにより、弁口７が閉じられてタンク側空間１５と給排通路５ｂとの間が遮断され、高圧タンク内のガスの排出をとめることができる。

＜電磁式開閉弁のその他の機能＞
電磁式開閉弁１Ａでは、パイロット弁シート部２３Ａが経年劣化や使用状況により塑性変形すると、プランジャ１２Ａが閉方向に下がるようになっている。第１実施形態と同様に、主弁体１０にはストッパ部２１が形成されており、プランジャ１２Ａが閉方向に距離Ａ１５下がると、プランジャ１２Ａがストッパ部２１に当たってそれ以上下がらないようになっている。隙間Ａ１５は、隙間Ａ１２より小さくなっており、パイロット弁シート部２３Ａが塑性変形しても、プランジャ１２Ａが連結ピン２８に引っ掛かってパイロット弁シート部２３Ａがパイロット弁座２０から浮き上がり、これによりパイロット通路１８から漏れが生じてしまうことを防ぐことができる。

また、第２実施形態の電磁式開閉弁１Ａでは、第１実施形態の電磁式開閉弁１に対してピンの数が少ない。それ故、破損及び損傷のおそれがある部材を少なくすることができ、信頼性をより向上させることができる。

その他、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。

[その他の実施形態について]
第１実施形態の電磁式開閉弁１では、パイロットピン２５及び連結ピン２８がパイロット弁体１１に対して相対変位可能になっているが、パイロットピン２５及び連結ピン２８が相対変位不能にパイロット弁体１１に嵌合されていてもよい。この場合、パイロットピン２５及び連結ピン２８が主弁体１０及びプランジャ１２に対して相対変位できるように、第１挿通孔２６のような孔を主弁体１０に形成し、第２挿通孔２のような孔をプランジャ１２に形成しておく。そうすることで、第１実施形態の電磁式開閉弁１と同様の作用効果を奏することができる。

また、第２実施形態の電磁式開閉弁１Ａでは、連結ピン２８がプランジャ１２Ａに相対変位可能に設けられているが、この連結ピン２８がプランジャ１２Ａに相対変位不能に嵌合されていてもよい。この場合、連結ピン２８が主弁体１０に対して相対変位できるように、第３挿通孔２６のような孔を主弁体１０に形成しておくと、第２実施形態の電磁式開閉弁１Ａと同様の作用効果を奏することができる。

第１及び第２実施形態では、オンタンク型の電磁式開閉弁１，１Ａ（つまり、容器元弁）について説明したが、インタンク型の電磁式開閉弁であってもよく、高圧タンクの開口部に搭載されない電磁式開閉弁であってもよい。つまり、ガス消費器と高圧タンクとの間を繋ぐ通路に介在する弁であればよい。

本発明は、タンクからのガスの排出の有無を電磁ソレノイドで切換えすることができ、更にタンクにガスを充填することができる電磁式開閉弁に適用することができる。

１，１Ａ 電磁式開閉弁
２ ハウジング
３ｂ タンクポート
３ｃ 給排ポート
５ｂ 給排通路
７ 弁口
１０ 主弁体
１１，１１Ａ パイロット弁体
１２，１２Ａ プランジャ
１５ タンク側空間
１８ パイロット通路
２２ 弁本体
２３，２３Ａ パイロット弁シート部
２５ パイロットピン
２６ 第１挿通孔
２７ 第２挿通孔
２８ 連結ピン
２９，２９Ａ 第１スプリング
３１ 電磁ソレノイド
３４ 第２スプリング
４１ プランジャ本体
４３ 第３挿通孔
４５ シート保持部

Claims (8)

1. タンクポートに繋がるタンク側空間と、給排ポートに繋がる給排側空間と、それらの空間を繋ぐ弁口とが形成されているハウジングと、
   前記弁口を閉じる弁口閉位置と前記弁口を開く弁口開位置との間で移動し、前記タンク側空間と前記給排側空間とに繋がるパイロット通路が形成されている主弁体と、
   前記主弁体に着座して前記パイロット通路を閉じる通路閉位置と、前記主弁体から離れて前記パイロット通路を開く通路開位置との間で移動するパイロット弁体と、
   開方向に移動可能であって、前記開方向に移動すると前記パイロット弁体と前記主弁体とをその順で前記通路開位置及び前記弁口開位置に夫々動かすプランジャと、
   励磁力を発生させて前記プランジャを前記開方向に動かす電磁ソレノイドと、
   前記電磁ソレノイドの励磁力に抗して閉方向に前記プランジャを付勢するプランジャ付勢手段と、
   前記プランジャ及び前記パイロット弁体の２つの部材に挿通され、又は前記プランジャ及び前記主弁体の２つの部材に挿通され、これらが連動可能且つ互いに相対変位可能に連結する連結ピンと、を備え、
   前記連結ピンは、前記２つの部材のうち一方の部材に嵌合され、
   前記主弁体が前記開方向に押された際、前記２つの部材のうち他方の部材に前記連結ピンが接触しないように、その前に前記プランジャに対する前記主弁体の前記開方向の相対的な動きを止めるようになっている、電磁式開閉弁。
2. 前記連結ピンは、前記プランジャと前記パイロット弁体とを連結しており、
   前記プランジャは、前記主弁体が弁口閉位置にあるときに前記主弁体から第１離間距離を離して設けられており、
   前記パイロット弁体には、プランジャ側挿通孔が形成され、
   前記連結ピンは、前記プランジャに固定され、且つ移動可能に前記プランジャ側挿通孔に挿通され、前記主弁体が弁口閉位置にあるときに前記プランジャ側挿通孔を形成する面から前記開方向に第２離間距離を離して設けられており、
   前記第２離間距離は、前記第１離間距離より大きくなっている、請求項１に記載の電磁式開閉弁。
3. 前記パイロット弁体及び前記主弁体は、それらに挿通されているパイロットピンによって連動可能に連結されており、
   前記パイロットピンは、前記主弁体が開方向に押された時に前記パイロット弁体及び前記主弁体のいずれか一方に当接しないように設けられている、請求項２に記載の電磁式開閉弁。
4. 前記パイロット弁体は、前記主弁体に移動可能に挿入された弁本体と、前記弁本体に設けられ、前記主弁体に着座して前記パイロット通路を閉じるパイロット弁シート部とを有し、
   前記パイロット弁本体は、前記主弁体から前記開方向に第３離間距離を離して収容されており、
   前記連結ピンは、前記パイロット弁本体が通路閉位置にあるときに前記プランジャ側挿通孔を形成する面から前記閉方向に第４離間距離を離して設けられており、
   前記パイロット弁本体には、主弁側挿通孔が更に形成され
   前記パイロットピンは、前記主弁体に固定され、且つ移動可能に前記主弁側挿通孔に挿通され、前記パイロット弁体が通路閉位置にあるときに前記主弁側挿通孔を形成する面から前記閉方向に第５離間距離を離して設けられており、
   前記第４離間距離及び前記第５離間距離は、前記第３離間距離よりも大きくなっている、請求項３に記載の電磁式開閉弁。
5. 前記連結ピンは、前記プランジャ及び前記主弁体を連結しており、
   前記プランジャは、前記主弁体が弁口閉位置にあるときに前記主弁体から第６離間距離を離して設けられており、
   前記プランジャには、挿通孔が形成され、
   前記連結ピンは、前記主弁体に固定され、且つ移動可能に前記挿通孔に挿通され、前記主弁体が弁口閉位置にあるときに前記挿通孔を形成する面から前記閉方向に第７離間距離を離して設けられており、
   前記第７離間距離は、前記第６離間距離より大きくなっている、請求項１に記載の電磁式開閉弁。
6. 前記プランジャは、プランジャ本体とカバー部材とを有し、
   前記プランジャ本体は、その前記開方向側に装着部を有し、
   前記装着部には、カバー部材が螺合されており、
   前記カバー部材の中には、前記装着部によって塞がれた弁空間が形成され、
   前記パイロット弁体は、前記弁空間内で前記カバー部材に当接支持され、且つ前記当接支持された状態から移動可能に設けられている、請求項５に記載の電磁式開閉弁。
7. 前記パイロット弁体は、前記パイロット弁体が通路閉位置にある時に前記装着部の端面から前記第８離間距離を離して設けられており、
   前記第８離間距離は、前記第６離間距離より大きくなっている、請求項６に記載の電磁式開閉弁。
8. 前記パイロット弁体を前記閉方向に付勢する弁体付勢手段を更に備える、請求項１乃至７の何れか１つに記載の電磁式開閉弁。

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