(57)【要約】【課題】信頼性や耐久性を向上しつつ、小型化できる空気圧操作弁を提供する。【解決手段】弁室１３及びピストン室１５の空間を一体に形成するとともに、流体の流入流路１１及び流出流路１２を備えている弁本体１０と、弁室１３内で弁体２１が上下に動作して流体流路の開閉動作をする弁開閉機構部２０と、弁体２１とピストン軸６２を介して連結された弁開閉機構部２０の空気圧操作部６０と、弁室１３内で流体と空気圧操作部６０との間を仕切るダイヤフラム３０と、弁室１３内に挿入された弁体２１及びダイヤフラム３０の抜け止めとして弁本体１０に固定されるとともにピストン軸６２の動作を支持する筒状の下部ストッパ４０と、ピストン室１５内に挿入されたピストン軸６２の抜け止めとして弁本体１０に固定されるとともにピストン軸６２の動作を支持する筒状の上部ストッパ５０と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁室及びピストン室となる略円柱形状の空間を内部に形成するとともに、流体の流入流路及び流出流路を備えている弁本体と、
前記弁室内で弁体が上下に動作して流体流路の開閉動作をする弁開閉機構部と、
前記弁体とピストン軸を介して連結されて前記弁開閉機構部の開閉動作用アクチュエータとなる空気圧操作部と、
内周側を前記弁体に連結されて前記弁室内で流体と前記空気圧操作部との間を仕切るダイヤフラムと、
前記弁室内に上部開口から挿入された前記弁体及び前記ダイヤフラムの抜け止めとして前記上部開口から挿入され、前記弁本体に固定されるとともに前記ピストン軸の動作を支持する下部ガイドとなる筒状の下部ストッパと、
前記ピストン室内に上部開口から挿入された前記ピストン軸の抜け止めとして前記上部開口から挿入され、前記弁本体に固定されるとともに前記ピストン軸の動作を支持する上部ガイドとなる筒状の上部ストッパと、
を備えていることを特徴とする空気圧操作弁。
【請求項２】
前記下部ストッパの固定は、前記弁室の内壁に設けた凹溝部及び外壁に設けた鍔状凸部の係合と、前記弁本体から前記下部ストッパに至る回り止めピンの挿入または前記弁本体／前記下部ストッパ間の熱溶着とによりなされることを特徴とする請求項１に記載の空気圧操作弁。
【請求項３】
前記凹溝部及び前記鍔状凸部の係合が、前記ダイヤフラムの上面と前記空気圧操作部の加圧室との間を分離していることを特徴とする請求項２に記載の空気圧操作弁。
【請求項４】
前記上部ストッパの固定は、前記弁本体から前記上部ストッパに至るピン挿入または前記弁本体／前記上部ストッパ間の熱溶着と、前記ピストン軸側の凸部をストッパ側の凹部に係合させる回り止めとによりなされることを特徴とする請求項１または２に記載の空気圧操作弁。
【請求項５】
流体の流入流路及び流出流路を備えている樹脂製の弁本体の内部に形成された弁室に、上部開口からダイヤフラムを連結した弁体を挿入する工程と、
前記弁体及び前記ダイヤフラムの抜け止めとして前記上部開口から樹脂製筒状の下部ストッパを圧入するとともに前記弁本体に固定して回り止めをする工程と、
前記上部開口からピストン軸を挿入して前記弁体の上部に軸周りの回転を阻止して連結する工程と、
前記上部開口から前記ピストン軸の外周にばね部材を挿入した後、前記ピストン軸の抜け止め及び回り止めとして樹脂製筒状の上部ストッパを挿入することで前記上部開口を塞ぐ工程と、
を備えていることを特徴とする空気圧操作弁の組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば化学工場、半導体製造、食品、バイオ等の各種産業分野における流体移送配管に用いられて流体流路の開閉を行う空気圧操作弁及びその組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、薬品等の流体を取り扱うバルブには、弁室内でプラグ型（棒状）の弁体を上下動させて流体流路を開閉するものがある。このような開閉バルブには、手動操作により弁体の開閉を行う手動バルブだけでなく、例えば下記の特許文献１に開示されているように、空気圧により動作するアクチュエータを備えて遠隔操作を可能にした空気圧操作弁（空気圧開閉弁）がある。このような空気圧操作弁には、空気圧アクチュエータのピストンに対する圧力作用方向やばね部材による付勢方向の相違などにより、空気圧を供給しない状態でバルブ開となるノーマルオープンタイプと、空気圧を供給しない状態でバルブ閉となるノーマルクローズタイプとがある。
【０００３】
上述した空気圧操作弁は、空気圧により動作するアクチュエータを備え、プラグ型の弁体が弁室内を上下動して流体流路を開閉する。この流体流路は、バルブ本体に形成された弁室と流路入口との間を連通させる入口側流路と、弁室の底面部から下方へ延びる鉛直部を介して流路出口に連通する出口側流路とを備えている。
また、上述した空気圧操作弁は、ノーマルオープンタイプの場合、全開位置を保持するため弁体を上向きに付勢するばね部材が軸部に設けられている。この空気圧操作弁を閉とする場合には、ばね部材の付勢より大きな下向きの力が発生するように、アクチュエータの受圧面に空気圧が供給される。
【０００４】
さらに、上述した空気圧操作弁は、流体が流れる弁室と開閉操作機構との間を液密に分離するように設けられたダイヤフラムを備えている。このダイヤフラムは、弁体を上下動させる空間を形成するとともに、入口側流路及び鉛直部に連通して流体を流す流路の一部となる弁室と、弁体の上部に形成されてアクチュエータとの連結及びばね部材の設置等に用いられる軸部の収容空間とを分離しており、例えば、スラリー状の薬液など凝固しやすい流体が弁体の開閉操作機構に流入することを防止している。
このような従来の空気圧操作弁は、例えば弁機構側及びアクチュエータ側に分割されたケーシング本体間が、リークしないよう均等に配置した複数本のボルトを上下方向に締め付けて、一体に連結する構造となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２９１９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した空気圧操作弁は、これを用いて構築される装置側の性能向上や小型化要求が年々厳しくなっている。このような背景から空気圧操作弁についても、同じくより一層の性能向上や小型化が求められている。また、上述した空気圧操作弁においては、同時に、ダイヤフラムの信頼性及び耐久性のさらなる向上が必要となっており、従来の空気圧操作弁は、信頼性や耐久性を維持または向上させてより一層小型化することが求められている。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、信頼性や耐久性をさらに向上させ、小型化できる空気圧操作弁及びその組立方法を提供することにある。また、これと同時に、本発明の目的は、空気圧操作弁のコストを削減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係る空気圧操作弁は、弁室及びピストン室となる略円柱形状の空間を内部に形成するとともに、流体の流入流路及び流出流路を備えている弁本体と、前記弁室内で弁体が上下に動作して流体流路の開閉動作をする弁開閉機構部と、前記弁体とピストン軸を介して連結されて前記弁開閉機構部の開閉動作用アクチュエータとなる空気圧操作部と、内周側を前記弁体に連結されて前記弁室内で流体と前記空気圧操作部とを仕切るダイヤフラムと、前記弁室内に上部開口から挿入された前記弁体及び前記ダイヤフラムの抜け止めとして前記上部開口から挿入され、前記弁本体に固定されるとともに前記ピストン軸の動作を支持する下部ガイドとなる筒状の下部ストッパと、前記ピストン室内に上部開口から挿入された前記ピストン軸の抜け止めとして前記上部開口から挿入され、前記弁本体に固定されるとともに前記ピストン軸の動作を支持する上部ガイドとなる筒状の上部ストッパと、を備えていることを特徴とするものである。
【０００８】
このような本発明の空気圧操作弁によれば、弁本体の内部に形成された弁室内に上部開口から挿入されたダイヤフラム付の弁体は、同じく上部開口から挿入された下部ストッパをピストン室内に固定することで、下部ストッパにより上方から押さえ付けられて抜け止め及び回り止めされる。また、弁体と連結されたピストン軸は、上部開口から挿入された上部ストッパを弁本体に固定することで、抜け止め及び回り止めされるとともに、筒状の上部ストッパ及び下部ストッパに導かれて軸方向へスムーズに移動する。
すなわち、弁本体の内部に形成された弁室内及びピストン室内に対し、上部開口からダイヤフラム付の弁体、下部ストッパ、ピストン軸及び上部ストッパ等の構成部品を順次挿入して固定する組立が可能な構造となり、弁本体と空気圧操作部が一体化されることにより、分割構造の際に必要であったボルト締めなどの製造工程や、ボルトなどの部品点数を削減した空気圧操作弁となる。
【０００９】
上記の発明において、前記下部ストッパの固定は、前記ピストン室の内壁に設けた凹溝部及び外壁に設けた鍔状凸部の係合と、前記弁本体から前記下部ストッパに至る回り止めピンの挿入または前記弁本体／前記下部ストッパ間の熱溶着とによりなされることが好ましく、これにより、凹溝部及び鍔状凸部の係合が弁室内における弁体及びダイヤフラムの上下方向可動領域を規定し、さらに、回り止めピンまたは熱溶着による固定が弁体及びダイヤフラムの軸方向回転を防止する。
この場合、前記凹溝部及び前記鍔状凸部の係合は、前記ダイヤフラムの上面と前記空気圧操作部の加圧室との間を分離していることが好ましい。
【００１０】
上記の発明において、前記上部ストッパの固定は、前記弁本体から前記上部ストッパに至るピン挿入または前記弁本体／前記上部ストッパ間の熱溶着と、前記ピストン軸側の凸部をストッパ側の凹部に係合させる回り止めとによりなされることが好ましく、これにより、ピン挿入または熱溶着による固定がピストン軸の抜け止めとなり、さらに、凸部及び凹部の係合がピストン軸の軸方向回転を防止する。
上記の発明においては、前記弁体と前記ピストン軸との連結部が軸方向に回り止めされていることが好ましく、これにより、弁体及びダイヤフラムが軸方向の回転し、ダイヤフラムが損傷することを防止できる。
【００１１】
本発明に係る空気圧操作弁の組立方法は、流体の流入流路及び流出流路を備えている樹脂製の弁本体の内部に形成された弁室に、上部開口からダイヤフラムを連結した弁体を挿入する工程と、前記弁体及び前記ダイヤフラムの抜け止めとして前記上部開口から樹脂製筒状の下部ストッパを圧入するとともに前記弁室に固定して回り止めをする工程と、前記上部開口からピストン軸を挿入して前記弁体の上部に軸周りの回転を阻止して連結する工程と、前記上部開口から前記ピストン軸の外周にばね部材を挿入した後、前記ピストン軸の抜け止め及び回り止めとして樹脂製筒状の上部ストッパを挿入することで前記上部開口を塞ぐ工程と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１２】
このような空気圧操作弁の組立方法によれば、流体の流入流路及び流出流路を備えている樹脂製の弁本体の内部に形成された弁室に、上部開口からダイヤフラムを連結した弁体を挿入する工程と、弁体及びダイヤフラムの抜け止めとして上部開口から樹脂製筒状の下部ストッパを圧入するとともに弁室に固定して回り止めをする工程と、上部開口からピストン軸を挿入して弁体の上部に軸周りの回転を阻止して連結する工程と、上部開口からピストン軸の外周にばね部材を挿入した後、ピストン軸の抜け止め及び回り止めとして樹脂製筒状の上部ストッパを挿入することで上部開口を塞ぐ工程と、を備えているので、弁本体の弁室内に、上部開口からダイヤフラム付の弁体、下部ストッパ、ピストン軸及び上部ストッパ等の構成部品を順次挿入して固定する組立が可能となり、従って、分割構造の際に必要であったボルト締めなどの製造工程や、ボルトなどの部品点数を削減することができる。
【発明の効果】
【００１３】
上述した本発明によれば、弁本体と空気圧操作室とが一体に構成された構造の空気圧操作弁となるため、ボルト締めなどの製造工程や部品点数を削減でき、製品のコストダウンが可能になる。
また、上述した本発明の空気圧操作弁は、弁本体と空気圧操作室とが一体に構成された構造となるので、従来品との比較において、リークなどに対する信頼性や長期間の使用による耐久性が向上する。
特に、上述した本発明の空気圧操作弁は、従来使用されていたボルト締めが不要となったため、製品の小型化を達成することできる。従って、この空気圧操作弁を用いて構築される装置についても、信頼性や耐久性を確保して容易に小型化を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る空気圧操作弁の一実施形態としてノーマルクローズタイプの構成例を示す縦断面図である。
【図２】図１に示した空気圧操作弁の外形図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は左側面図である。
【図３】図１に示した空気圧操作弁の分解組立図である。
【図４】図１に示した空気圧操作弁において、弁本体及び下部ストッパの要部寸法関係を示す説明図である。
【図５】図１に示した空気圧操作弁について、弁軸及びピストン軸を連結する場合の組立手順を示す説明図である。
【図６】本発明に係る空気圧操作弁としてノーマルクローズタイプの構成例を示す縦断面図である。
【図７】本発明に係る空気圧操作弁の変形例として、熱溶着を採用したノーマルオープンタイプの構成例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る空気圧操作弁の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図５に示すノーマルクローズ型の空気圧操作弁１は、例えば流体としてスラリー状の薬液等を流す配管流路に設置される。この空気圧操作弁１は、流体入口２から流入する流体を流体出口３から流出させる流路を開閉する機能を有するとともに、空気圧を用いたアクチュエータによって弁開閉機構部２０の開閉動作を遠隔操作できるようになっている。
本実施形態の空気圧操作弁１は、主な構成要素として、ケーシングを形成する弁本体１０と、弁体２１が上下方向に動作して流体流路の開閉動作をする弁開閉機構部２０と、弁体２１に連結されたダイヤフラム３０と、弁開閉機構部２０のアクチュエータとなる空気圧操作部６０と、を備えている。この場合のダイヤフラム３０は、流体流路を流れる流体と空気圧操作部６０との間を仕切るように設けられている。
【００１６】
弁本体１０は樹脂製の部材であり、流体入口２に連通する流体の流入流路１１と、流体出口３に連通する流体の流出流路１２とを備えている。弁本体１０の内部には、流入流路１１及び流出流路１２と連通する空間が形成され、この空間が弁開閉機構部２０を収納する弁室１３となる。
弁室１３の底面部はお椀型形状とされ、この底面部に弁座１４が設けられている。そして、弁座１４において最も低い中央部には、流入流路１１の鉛直部出口１１ａが開口している。また、弁本体１０は、弁室１３の上方に連続して弁本体１０と一体に形成されてピストン室１５となる略円柱形状の空間を備えている。すなわち、弁本体１０の内部には、弁室１３及びピストン室１５となる略円柱形状の空間が形成されている。なお、ピストン室１５の上端部は、外部に連通する上部開口となっている。
【００１７】
ピストン室１５の内壁（側壁）には、後述する空気圧操作部６０の空気圧導入流路１６及び上下一対の通気孔１７が設けられている。なお、通気孔１７は、後述するピストン６１や弁体２１の動作をスムーズにするため、ピストン６１が移動する領域の上下に配置された排気口である。
また、ピストン室１５の内壁面には、水平方向の係止溝１８が全周にわたって設けられている。この係止溝１８は、後述する下部ストッパ４０の鍔状凸部４１が係合するための凹溝部である。
【００１８】
弁開閉機構部２０は、弁室１３内で弁体２１が上下に動作して流体流路の開閉動作をする構成要素である。この弁開閉機構部２０は、弁座１４に密着することで流体流路を全閉とする弁体２１と、弁体２１の上部に連続して一体に設けられた弁軸２２と、後述するピストン軸６２と一体化するための弁軸ピン２３とを備えている。
また、弁開閉機構部２０は、弁体２１の外周部に連結されたダイヤフラム３０を備えている。このダイヤフラム３０は平面視がドーナツ形状とされ、弁軸２２の軸中心側（内周側）が弁体２１に連結され、弁室１３内で流体と空気圧操作部６０との間を仕切って完全に分離させる部材である。
【００１９】
ダイヤフラム３０の外周部には、例えば図３に示すように、シール部となる凸部３１が下向きに設けられている。この凸部３１は、弁室１３内の外周部に形成された凹部１３ａ挿入される。その際、凸部３１の上下方向長さＬは、凹部１３ａの深さｈよりも長く（Ｌ＞ｈ）設定されているので、凹部１３ａに挿入された状態では、後述する下部ストッパ４０に上方から押圧された長さＬの凸部３１が潰される。
この結果、ダイヤフラム３０は、弁室１３と流体と空気圧操作部６０との間をシールした状態にして、弁室１３内に設置されている。すなわち、押圧されて潰れた凸部３１は、弁室１３に流入する流体が空気圧操作部６０へ流出することを阻止している。
【００２０】
また、押圧されて潰れた凸部３１は、下部ストッパ４０により上方から押圧されているので、長期にわたって抜けださないよう固定され、さらに、弁体２１が軸方向へ回転することを阻止する回り止めとしても機能する。また、下部ストッパ４０の下端部に形成された底面４５は、ダイヤフラム３０の上端面３２と同等の形状及び面積に設定されており、従って、シール面を均一に押し付けてシールするようになっている。
なお、ダイヤフラム３０は、流体圧力や空気圧に耐える強度を有するだけでなく、弁体２１の開閉動作にも追従可能な柔軟性を有し、かつ、薬液等の流体に対する耐性を有した素材が使用されている。
【００２１】
空気圧操作部６０は、外周面から鍔状に突出するピストン６１を備えたピストン軸６２を有している。この空気圧操作部６０は、ピストン６１に空気圧を受けることで、弁本体１０の内部を上下方向にスライド可能に支持されている。ピストン軸６２の下端部側は、弁軸ピン２３を打ち込むことにより弁体２１と一体に上下動するよう連結されている。
この空気圧操作部６０は、空気圧操作弁１がノーマルクローズタイプであるから、通常はコイルばね６３による下向きの付勢を受けて弁体２１が全閉状態となる。しかし、空気圧操作部６０がピストン６１の下面に空気圧を受けると、コイルばね６３の付勢に打ち勝って弁体２１を上昇させるため、空気圧操作弁１は全閉状態から全開状態に変化する。
【００２２】
下部ストッパ４０は、弁室１３内に上部開口から挿入された弁体２１及びダイヤフラム３０の抜け止めとして、ピストン室１５の上部開口から挿入される樹脂製筒状の部材である。この下部ストッパ４０は、弁本体１０内に固定されるとともに、ピストン軸６２の動作（弁開閉時の上下方向移動）を支持する下部ガイドとしても機能する。
【００２３】
下部ストッパ４０の外周面には、上述した係止溝１８と係合する鍔状凸部４１が設けられている。この鍔状凸部４１は、係止溝１８に入り込んで係合することにより、下部ストッパ４０が軸方向へ移動することを防止するものである。この場合、鍔状凸部４１は、ピストン室１５内に圧入されることで樹脂製筒状の部材が弾性変形するので、縮径した状態でピストン室内を通過した後、係止溝１８に到達した時点で元の径に復帰して係合する。
すなわち、下部ストッパ４０においては、鍔状凸部４１の外径Ｄ１がピストン室１５の内径よりやや大きい外径最大値とされ、この鍔状凸部４１が直径Ｄ２の係止溝１８に入り込んで係合すると、下部ストッパ４０は弁本体１０に対して軸方向の移動が阻止された状態となる。この場合、鍔状凸部４１の外径Ｄ１は、例えば図４に示すように、係止溝１８の直径Ｄ２よりやや大きな値（Ｄ１＞Ｄ２）となる。
【００２４】
また、下部ストッパ４０は、鍔状凸部４１の下端部側に設けた長さＨ１のダイヤフラム保持部４２を備えている。このダイヤフラム保持部４２は、弁室１３内の上端部付近、すなわち弁室１３及びピストン室１５の境界付近に設置されているダイヤフラム３０の外周部を、上方のピストン室１５側から下向きに押圧して保持する部材である。
なお、ダイヤフラム保持部４２が挿入されるピストン室１５の下部については、係止溝１８の下端からダイヤフラム上面までの寸法（深さ）Ｈ２が、下部ストッパ４０の長さＨ１よりやや小さな値（Ｈ１＞Ｈ２）となるように設定されている。
【００２５】
下部ストッパ４０の固定は、ピストン室１５の内壁に設けた係止溝１８及び下部ストッパ４０の外壁に設けた鍔状凸部４１の係合、さらに、弁本体１０から下部ストッパ４０に至る回り止めピン４３の挿入によりなされる。この場合、略同径のピストン室１５内に挿入された状態にある下部ストッパ４０は、係止溝１８及び鍔状凸部４１の係合により軸方向の移動が阻止され、さらに、回り止めピン４３により回転移動及び軸方向移動が阻止されるので、弁体２１の開閉動作に対して確実な固定が可能となる。
【００２６】
上述した係止溝１８及び鍔状凸部４１の係合は、下部ストッパ４０が軸方向へ移動することを阻止するので、弁室１３内における弁体２１及びダイヤフラム３０の上下方向可動領域を規定するストッパとして機能する。
さらに、回り止めピン４３による固定は、弁体２１及びダイヤフラム３０の軸方向回転を防止する。
この場合、係止溝１８及び鍔状凸部４１の係合は、ダイヤフラム３０の上面と空気圧操作部６０の加圧室６７との間を分離していることが好ましい。
【００２７】
上部ストッパ５０は、弁室１３及びピストン室１５内に上部開口から挿入されたピストン軸６２の抜け止めとして、ピストン室１５の上部開口から挿入される樹脂製筒状の部材である。この上部ストッパ５０は、弁本体１０にピン５１で固定されるとともに、ピストン軸６２の動作（弁開閉時の上下方向移動）を支持する上部ガイドとしても機能する。
なお、上部ストッパ５０の下端部には、ピストン軸６２またはピストン６１に設けた凸部５２との係合により、ピストン軸６２及び弁体２１が軸周りに回転することを阻止する回り止めとして機能する上下方向のスリット６６を備えている。
【００２８】
また、図示の空気圧操作弁１は、透明な樹脂で成形した弁本体１０のピストン室１５等を覆うようにして、不透明な樹脂の成型品である筒状のカバー７０を取り付けているが、特に限定されることはない。
また、シールが必要となる部分には、適宜Ｏリング設置等の対策が施されている。具体的に説明すると、例えば図１に示すＯリング９１，９２，９３は、ピストン室１５に供給された空気圧の外部流出を防止するシールとなっている。
【００２９】
すなわち、上述した本実施形態の空気圧操作弁１は、弁室１３及びピストン室１５となる略円柱形状の空間を形成するとともに、流体の流入流路１１及び流出流路１２を備えている樹脂製の弁本体１０と、弁室１３の内部で弁体２１が上下に動作して流体流路の開閉動作をする弁開閉機構部２０と、弁体２１とピストン軸６２を介して連結されて弁開閉機構部２０の開閉動作用アクチュエータとなる空気圧操作部６０と、内周側を弁体２１に連結されて弁室１３内で流体と空気圧操作部６０に供給される空気との間を仕切るダイヤフラム３０と、弁室１３内に上部開口から挿入された弁体２１及びダイヤフラム３０の抜け止めとして上部開口から挿入され、弁室１３内に固定されるとともにピストン軸６２の動作を支持する下部ガイドとなる樹脂製筒状の下部ストッパ４０と、ピストン室１５内に上部開口から挿入されたピストン軸６２の抜け止めとして上部開口から挿入され、弁本体１０に固定されるとともにピストン軸６２の動作を支持する上部ガイドとなる樹脂製筒状の上部ストッパ５０と、を備えている。
【００３０】
上述した構成の空気圧操作弁１は、弁本体１０の内部に形成された弁室１３内に上部開口から挿入されたダイヤフラム３０を備えた弁体２１が、同じく上部開口から挿入された下部ストッパ４０を弁本体１０に固定することにより、下部ストッパ４０により上方から押さえ付けられて抜け止め及び回り止めされる。また、弁体２１と連結されたピストン軸６２は、上部開口から挿入された上部ストッパ５０を弁本体１０に固定することで、抜け止め及び回り止めがなされる。さらに、ピストン軸６２は、筒状の上部ストッパ５０及び下部ストッパ４０に導かれて、すなわち、上部ストッパ５０及び下部ストッパ４０を開閉動作のガイドとして軸方向へスムーズに移動する。
【００３１】
この結果、空気圧操作弁１は、弁本体１０の内部に形成された弁室１３及びピストン室１５内に対し、上部開口からダイヤフラム付の弁体２１、下部ストッパ４０、ピストン軸６２及び上部ストッパ５０等の構成部品を順次挿入して固定する組立が可能な構造となるので、従来構造のようにボルトを締め込んで組立・固定する作業が不要なとなる。
以下では、上述した構成の空気圧操作弁１について、その組立方法を図３に基づいて詳細に説明する。
【００３２】
最初の第１工程では、弁本体１０の内部に形成された弁室１３に、上部開口からダイヤフラム３０を連結した弁体２１を挿入する。このとき、弁軸２２のピン穴２２ａには、予め弁軸ピン２３が挿入されている。なお、弁軸ピン２３は、ピストン室１５の内径より若干短いか一致した長さを有している。
弁体２１を所定位置に設置した後の第２工程では、弁体２１及びダイヤフラム３０の抜け止めとして、弁本体１０の上部開口から樹脂製筒状の下部ストッパ４０を圧入するとともに、弁本体１０に固定して回り止めをする。この固定は、係止溝１８と鍔状凸部４１との凹凸係合に加えて、弁本体１０を貫通して下部ストッパ４０の壁面に到達する回り止めピン４３を挿入することによりなされる。なお、図３の符号１９ａは、回り止めピン４３を挿入するため弁本体１０に設けたピン穴であり、回り止めピン４３の先端部は、下部ストッパ４０のピン穴４４に挿入される。
【００３３】
続く第３工程では、弁本体１０の上部開口からピストン軸６２を挿入し、弁体２１の上部に軸周りの回転を阻止した状態に連結される。
具体的には、例えば図５に示すように、ピストン軸６２の下端部には、弁軸２２の上端部及び弁軸ピン２３を挿入して上方への移動が可能となるように、半径（水平）方向両側へ貫通する鉛直ピン通路６４を備えた略円筒形状の空間部（不図示）が設けられている。また、空間部の上端部側には、弁軸ピン２３が水平方向へ回転移動することを許容するため、円形断面の水平ピン通路６５が設けられている。この水平ピン通路６５は、鉛直ピン通路６４を通過した弁軸ピン２３が少なくともピン直径分だけ相対的に回転移動できるような角度範囲に設けられており、その径は弁軸ピン２３と略同じとなっている。
【００３４】
従って、下部ストッパ４０によって所定位置に保持された弁体２１に対し、上方からピストン軸６２を挿入すると、弁軸２２の上端部及び弁軸ピン２３は鉛直ピン通路６４及び空間部へ入り込む。この後、弁軸ピン２３の上面が水平ピン通路６５の上壁面に当接する所定位置において、弁軸ピン２３が水平ピン通路６５の奥に存在する縦壁に当接するまでピストン軸６２を時計回りに回転させる。
この結果、弁体２１に対して、下部ストッパ４０の内径より大径の弁体２１とピストン軸６２との連結が容易に達成され、弁体２１及びピストン軸６２は、弁軸ピン２３の作用によって軸方向への一体的な開閉動作が可能となる。なお、連結された弁体２１及びピストン軸６２は、後述する上部ストッパ５０の挿入により軸周りの回転が阻止される。
【００３５】
最後の第４工程では、上部開口からピストン軸６２の外周にコイルばね６３を挿入した後、ピストン軸６２の抜け止め及び回り止めとして、樹脂製筒状の上部ストッパ５０を挿入する。この上部ストッパ５０を挿入することにより、ピストン室１５の上部開口は、上部ストッパ５０及びピストン軸６２により塞がれる。
なお、上部ストッパ５０は、弁本体１０のピン穴１９ｂに挿入する１または複数本のピン５１を用いて、回り止め及び抜け止めがなされる。
【００３６】
また、上部ストッパ５０の挿入により、ピストン軸側の凸部、すなわちピストン軸６２またはピストン６１に設けた凸部５２と、ストッパ側の凹部、すなわち上部ストッパ５０のスリット６６とが係合するように構成されているので、ピストン軸６２及び弁体２１が軸周りに回転することを阻止できる。
この場合、ピストン軸側の凸部５２は、少なくとも一つ設けられていればよく、同じく１または複数設けられているストッパ側のスリット６６については凸部５２と同数以上とする必要がある。さらに、スリット６６は、上部ストッパ５０の挿入位置に関する周方向の位置決めにも利用でき、そのスリット深さ（上下方向）については、弁体２１の開閉動作を妨げない長さのストロークを確保している。
【００３７】
また、図示の構成例では、組立完了後に弁本体１０の外周を覆うようにしてカバー７０が取り付けられている。このカバー７０は、例えば弁本体１０を透明な樹脂製とした場合など、デザイン性の向上や内部構造を見せないようにする目的で取り付けられるものであるから、必要に応じて設ければよい。
【００３８】
従って、上述した本実施形態の組立方法によれば、弁本体１０の弁室１３内に、上部開口からダイヤフラム付の弁体２１、下部ストッパ４０、ピストン軸６２、コイルばね６３及び上部ストッパ等の構成部品を順次挿入して固定する組立が可能となる。このため、空気圧操作弁１の組立においては、ボルトを締め込んで一体に組立・固定する作業が不要となり、ダイヤフラム３０やリークに対する信頼性及び耐久性を損なうことなく容易かつ確実に小型化を達成できる。
【００３９】
すなわち、四隅のボルト締めにより一体に組立・固定される角型の従来構造と比較すれば、固定用のボルトが不要となる本実施形態の構成では、ボルトによる形状の制約から解放されるため、弁本体１０の平面視形状を円形とする小型化が可能となる。換言すれば、ボルト固定を行っている従来の角型構造では、概ね２２ｍｍ幅が小型化の限界といわれているが、ボルト締めが不要となる本実施形態の場合には、少なくとも弁本体１０の外形寸法を直径１６ｍｍ程度まで小型化できる。特に、上述した本実施形態の空気圧操作弁１の構造は、流体流路が比較的小口径のものに好適である。
従って、この空気圧操作弁１を用いて構築される各種装置についても、その信頼性や耐久性を確保して容易に小型化を達成できる。
【００４０】
ところで、上述した実施形態では、空気圧操作弁１をノーマルクローズ型として説明した、同様の構造及び組立方法は、図６に示すようなノーマルオープン型の空気圧操作弁１Ｂにも適用可能である。この場合、空気圧を供給する空気圧導入流路１６及び通気孔１７の位置がピストン６１を基準にして上下反対となる。また、ノーマルオープン型の空気圧操作弁１Ｂは、コイルばね６３の位置についても、ピストン６１を基準にして上下反対となっている。
この場合、図６に示すＯリング９４，９５，９６は、ピストン室１５に供給された空気圧の外部流出を防止するシールとなっている。
【００４１】
図７に示す変形例の空気圧操作弁１Ｂは、凹凸係止、回り止めピン４３及びピン５１に代えて、下部ストッパ４０及び上部ストッパ５０の固定に超音波溶着等の熱溶着を用いている。
具体的には、下部ストッパ４０については、鍔状凸部４１の外周面が弁本体１０の内壁に対して熱溶着部８０により固定され、従って、回り止めピン４３は使用されていない。この場合、弁本体１０と鍔状凸部４１との間は、係止溝１８と鍔状凸部４１とを凹凸係合させた状態で熱溶着させることが望ましい。また、上部ストッパ５０については、上部ストッパ５０の外周面が弁本体１０の内壁に対して熱溶着部８１により固定されている。
【００４２】
このように、上述した本実施形態の空気圧操作弁１，１Ａ，１Ｂによれば、ボルト締めが不要な組立構造となるので、ダイヤフラム３０や流体のリークに対する信頼性や耐久性を損なうことなく小型化を達成できる。また、ボルトを用いた構造と比較すると、ワッシャー等が不要になることから、部品点数の低減も可能となる。
従って、この空気圧操作弁１，１Ａ，１Ｂを用いて構築される各種装置についても、信頼性や耐久性を確保して容易に小型化を達成できる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１，１Ａ，１Ｂ    空気圧操作弁
２    流体入口
３    流体出口
１０    弁本体（ケーシング）
１１    流入流路
１２    流出流路
１３    弁室
１４    弁座
１５    ピストン室
１６    空気圧導入流路
１７    通気孔
１８    係止溝
２０    弁開閉機構部
２１    弁体
２２    弁軸
２３    弁軸ピン
３０    ダイヤフラム
４０    下部ストッパ
４１    鍔状凸部
４２    ダイヤフラム保持部
４３    回り止めピン
５０    上部ストッパ
５１    ピン
６０    空気圧操作部（アクチュエータ）
６１    ピストン
６２    ピストン軸
６３    コイルばね（ばね部材）
６４    鉛直ピン通路
６５    水平ピン通路
７０    カバー
８０，８１    溶着部
【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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