(57)【要約】【課題】可撓性膜の膨張を抑え、かつ可撓性膜の耐摩耗性を向上させることが可能なバルブ装置を提供する。【解決手段】流動性を備えた物体９が内部に収容され、物体９が内部に流入する流入口８１と、物体９を内部から流出させるための開口部８３とが形成された弁箱４１と、弁箱４１の内部で往復移動することによって開口部８３を開閉する弁軸２２と、貫通穴３４を備え、貫通穴３４の周縁部に弁軸２２の外周部が密着している可撓性膜２５と、を有し、弁箱４１の内部に、物体９を収容し、流入口８１および開口部８３に連通した収容空間５０と、可撓性膜２５を隔てて収容空間５０に隣接する密閉空間５１とが形成され、密閉空間５１に流体３５が充填されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動性を備えた物体が内部に収容され、前記物体が前記内部に流入する流入口と、前記物体を前記内部から流出させるための開口部とが形成された弁箱と、
前記弁箱の前記内部で往復移動することによって前記開口部を開閉する弁軸と、
貫通穴を備え、前記貫通穴の周縁部に前記弁軸の外周部が密着している可撓性膜と、を有し、
前記弁箱の前記内部に、前記物体を収容し、前記流入口および前記開口部に連通した収容空間と、前記可撓性膜を隔てて前記収容空間に隣接する密閉空間とが形成され、前記密閉空間に流体が充填されている、バルブ装置。
【請求項２】
前記可撓性膜が、中心部に前記貫通穴を備えた環状の第１の可撓性膜と、前記第１の可撓性膜の周囲に前記第１の可撓性膜から離れて位置する第２の可撓性膜とを有する、請求項１に記載のバルブ装置。
【請求項３】
前記第２の可撓性膜が、前記第１の可撓性膜を周方向に連続して囲んでいる、請求項２に記載のバルブ装置。
【請求項４】
前記第２の可撓性膜が、前記第１の可撓性膜を周方向に断続的に囲んでいる、請求項２に記載のバルブ装置。
【請求項５】
前記流体の圧力が、前記収容空間の内部圧力と同等である、請求項１から４のいずれか１項に記載のバルブ装置。
【請求項６】
前記流体が液体である、請求項１から５のいずれか１項に記載のバルブ装置。
【請求項７】
前記流体が、圧縮気体である、請求項１から５のいずれか１項に記載のバルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動性を備えた物体を間欠的に放出するバルブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流動性を備えた物体（例えば、塗料）を間欠的に放出するバルブ装置では、その物体の漏れを防ぐ手段として、環状の可撓性膜を用いた構造が知られている。この構造では、弁軸の外周部が可撓性膜の中心に形成された貫通穴の周縁部に密着している。上記物体を間欠的に放出するために弁軸が軸方向に移動すると、弁軸の移動に連動して可撓性膜は変形する。
【０００３】
図８は、本発明に関連するバルブ装置の断面図である。図８に示すバルブ装置１１０では、流動性物体１９０が流入口１８１から弁箱１４１の内部に流入する。弁箱１４１の内部には、流動性物体１９０の漏れを防ぐための環状の可撓性膜１２５が設けられている。可撓性膜１２５の中心に形成された貫通穴には、弁軸１２２が密着している。弁軸１２２の一端には弁体１２１が設けられている。弁軸１２２の他端には、アクチュエータ１６０が接続されている。アクチュエータ１６０が弁軸１２２を軸方向に移動させることによって、弁体１２１は、弁座１４２に接触する位置と弁座１４２から離れた位置との間を往復移動する。弁体１２１の往復移動によって、流動性物体１９０は、流出口１８２から間欠的に放出される。
【０００４】
上記のように構成されたバルブ装置１１０では、流動性物体１９０が弁箱１４１の内部に流入することによって、弁箱１４１の内部が高圧状態となる。そのため、可撓性膜１２５が弁箱１４１の内部圧力によって大きく膨張するので、可撓性膜１２５の耐久性の低下が懸念される。そこで、このような問題を解決するための技術が特許文献１に提案されている。特許文献１には、ダイヤフラム（可撓性膜）の高圧流体と接する面の反対面に弾性部材を設置する技術が開示されている。この弾性部材は、高圧流体によってダイヤフラムに加えられた大きな負荷（圧力）を緩和させる。そのため、特許文献１に記載の技術を上述したバルブ装置１１０に適用すると可撓性膜１２５の膨張を抑えることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３７０１３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術では、弾性部材はウレタン等の有体物（固体）である。そのため、特許文献１に記載の技術を上述したバルブ装置１１０に適用した場合、可撓性膜１２５と弾性部材との接触面で生じた摩擦によって可撓性膜１２５の摩耗が懸念される。
【０００７】
そこで、本発明は、可撓性膜の膨張を抑え、かつ可撓性膜の耐摩耗性を向上させることが可能なバルブ装置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】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明のバルブ装置は、流動性を備えた物体が内部に収容され、前記物体が前記内部に流入する流入口と、前記物体を前記内部から流出させるための開口部とが形成された弁箱と、前記弁箱の前記内部で往復移動することによって前記開口部を開閉する弁軸と、貫通穴を備え、前記貫通穴の周縁部に前記弁軸の外周部が密着している可撓性膜と、を有し、前記弁箱の前記内部に、前記物体を収容し、前記流入口および前記開口部に連通した収容空間と、前記可撓性膜を隔てて前記収容空間に隣接する密閉空間とが形成され、前記密閉空間に流体が充填されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、可撓性膜の膨張を抑え、かつ可撓性膜の耐摩耗性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１のバルブ装置の断面図である。
【図２】図１に示す切断線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図３】実施形態２のバルブ装置の断面図である。
【図４】図３に示す切断線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図５】実施形態２のバルブ装置の変形例を示す断面図である。
【図６】図５に示す切断線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。
【図７】第１の可撓性膜の変形例を示す断面図である。
【図８】本発明に関連するバルブ装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施形態１）
本発明の実施形態１について説明する。図１は、実施形態１のバルブ装置の断面図である。図２は、図１に示す切断線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態のバルブ装置１０は、収容空間５０と、密閉空間５１とが内部に形成された弁箱４１を有する。収容空間５０には、流動性物体９が流入口８１から流入する。流入した流動性物体９は、開口部８３から流出する。本実施形態では、流動性物体９は塗料とする。密閉空間５１は、可撓性膜２５を隔てて収容空間５０と隣接している。可撓性膜２５は、第１の可撓性膜２５ａと、第２の可撓性膜２５ｂとを有する。
【００１３】
第１の可撓性膜２５ａは、中心部に貫通穴３４を備えた環状に形成されている（図２参照）。第１の可撓性膜２５ａの素材には、例えば、合成樹脂、天然ゴム、合成ゴムなどが適している。第１の可撓性膜２５ａの貫通穴３４の周縁部には弁軸２２の外周部が密着している。
【００１４】
第１の可撓性膜２５ａの貫通穴３４には弁軸２２が挿入されている。弁軸２２は径の違いによる段差があり、この段差部分の外周部が貫通穴３４の周縁部に密着している。弁軸２２は、環状の固定部材２４を介してナット２３で固定される。第１の可撓性膜２５ａの外周部は、ベース２６に取り付けられた環状の支持部材３０に支持され、環状の固定部材２８で固定される。
【００１５】
第２の可撓性膜２５ｂは、第１の可撓性膜２５ａの周囲に第１の可撓性膜２５ａから離れて位置している。本実施形態では、第２の可撓性膜２５ｂは、第１の可撓性膜２５ａを周方向に連続して囲む環状に形成されている。
【００１６】
第２の可撓性膜２５ｂの内周部は、第１の可撓性膜２５ａとともに、支持部材３０に支持され固定部材２８で固定されている。第２の可撓性膜２５ｂの外周部は、ベース２６に支持され、固定部材３１で固定されている。固定部材３１の上面には環状の溝が形成され、この溝にＯリング２９が嵌合されている。
【００１７】
密閉空間５１には、流体３５が充填されている。本実施形態では流体３５にはオイルが用いられている。本実施形態の支持部材３６には、密閉空間５１における第１の可撓性膜２５ａに面する部分と第２の可撓性膜２５ｂに面する部分とをつなぐための孔５３が形成されている。ベース２６には、流体３５を密閉空間５１に注入するための注入口と、密閉空間５１の空気を抜くためのエアー抜き口とが形成されている。密閉空間５１に流体３５が充填された後、液体注入口は栓３６で塞がれ、エアー抜き口は栓３７で塞がれる。ベース２６の中心部には、流体３５が密閉室３５から漏れるのを防ぐためのＯリング３２が取り付けられている。Ｏリング３２は、固定部材３３で固定されている。さらに、ベース２６の中心部には円筒形の弁軸ガイド２７が取り付けられている。弁軸ガイド２７の内部には、弁軸２２が挿入されている。
【００１８】
弁軸２２の一端（先端）には弁体２１が設けられている。弁軸２２の他端（後端）にはアクチュエータ６０が接続されている。アクチュエータ６０には、例えば、エアーシリンダ、モータ等が適用される。アクチュエータ６０により弁軸２２は、軸方向に往復移動する。
【００１９】
弁箱４１の開口部８３の周縁部には、環状の弁座４２が取り付けられている。弁座は４２、弁箱４１とソケット４３に挟みこまれて固定されている。ソケット４３には圧力流体９０の流出口８２が形成されている。弁箱４１はクランプナット５２にねじ込まれて固定されている。
【００２０】
上記のように構成されたバルブ装置１０において、弁軸２２の往復移動に伴って弁体２１は、弁座４２に接触する位置と弁座４２から離れた位置との間を移動する。弁体２１が弁座４２に接触すると、開口部８３が開く。一方、弁体２１が弁座４２から離れると、開口部８３は塞がれる。
【００２１】
本実施形態のバルブ装置１０では、収容空間５０に収容された流動性物体９の圧力によって、可撓性膜２５が密閉空間５１側に膨張しようとする。しかし、密閉空間５１には同等の圧力の流体３５が充填されている。そのため、流動性物体９の圧力と流体３５の圧力がつり合い、可撓性膜２５には、余分な応力がかからないので、可撓性膜２５が膨張することもなく、自由に変形することができる状態となる。さらに、流体３５と第１の可撓性膜２５ａとの摩擦による摩耗は、固体の弾性部材（例えば、ウレタン）と第１の可撓性膜２５ａとの摩擦による摩耗に比べて非常に小さい。そのため、第１の可撓性膜２５ａの耐摩耗性が向上する。
【００２２】
さらに、本実施形態のバルブ装置１０では、弁軸２２の上昇に伴って第１の可撓性膜２５ａが上方向に引っ張られても、密閉空間５１の容積が変化しないように第２の可撓性膜２５ｂが変形する。流体３５は、第２の可撓性膜２５ｂの変形によって第１の可撓性膜２５ａに追従することが可能となる。
【００２３】
本発明では、密閉空間５１に充填される流体３５はオイル（液体）に限定されない。例えば、流体３５は圧縮気体であってもよい。流体３５が圧縮気体であっても、第２の可撓性膜２５ｂの膨張を抑え、かつ第２の可撓性膜２５ｂの耐摩耗性を向上させることは可能となる。
【００２４】
（実施形態２）
本発明の実施形態２について、実施形態１と異なる点を中心に説明する。図３は、実施形態２のバルブ装置の断面図である。図４は、図３に示す切断線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。実施形態１と同様の構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００２５】
実施形態１のバルブ装置１０では、第２の可撓性膜２５ｂが、第１の可撓性膜２５ａを周方向に連続して囲む環状であった。一方、本実施形態のバルブ装置１１では、第２の可撓性膜２５ｃは、第１の可撓性膜２５ａを周方向に断続的に囲んでいる。具体的には、第２の可撓性膜２５ｃは、実施形態１の第２の可撓性膜２５ｂを周方向に等分割した形状となっている。
【００２６】
第２の可撓性膜２５ｃが、上記のような形状であっても、弁軸２２の上昇に伴って第１の可撓性膜２５ａが引っ張られたときに、流体３５を第１の可撓性膜２５ａの変形に追従させることは可能である。さらに、本実施形態では、第２の可撓性膜２５ｃ間で固定部材３１が固定部材２８に接続している。そのため、実施形態１のように支持部材３０に孔５３を形成する必要がなくなる。よって本実施形態のバルブ装置１１は、実施形態１のバルブ装置１０に比べて簡易な構造となる。
【００２７】
本発明では、第２の可撓性膜２５ｃの形状は、図４に示す限定されない。図５は、実施形態２のバルブ装置の変形例を示す断面図である。図６は、図５の切断線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。図５、６に示すバルブ装置１２では、第２の可撓性膜２５ｃの形状が、円形となっている。複数の第２の可撓性膜２５ｃは、円軌道上に沿って配置されている。第２の可撓性膜２５ｃが、円形であっても、弁軸２２の上昇に伴って第１の可撓性膜２５ａが引っ張られたときに、流体３５を第１の可撓性膜２５ａの変形に追従させることは可能である。
【００２８】
上述した実施形態１、２において、弁軸２２の移動量に対して第１の可撓性膜２５ａの変形可能量が十分に大きい場合には、図７に示すように、第１の可撓性膜２５ａの一部が上方に移動したときに他の部分が下方に移動することで密閉空間５１の総容積が変化しないようにすることが可能となる。図７では、第１の可撓性膜２５ａの片側半分の断面図を示している。実線は、弁体２１が開口部８３を閉じているときの第１の可撓性膜２５ａの形状を示している。一方、点線は、弁体２１が開口部８３を開放しているときの第１の可撓性膜２５ａの形状を示している。図７では、開口部８３が開くと（弁軸２２が上方に移動すると）、密閉空間５１において、増加分の容積Ｖ１，Ｖ２の合計と減少分の容積Ｖ３が同等となる。そのため、弁軸２２の動作に関わらず密閉空間５１の総容積を一定にすることが可能となる。
【符号の説明】
【００２９】
１０、１１、１２、１１０  バルブ装置
２１  弁体
２２  弁軸
２３  ナット
２４、２８、３１、３３  固定部材
２５  可撓性膜
２５ａ  第１の可撓性膜
２５ｂ、２５ｃ  第２の可撓性膜
２６  ベース
２７  弁軸ガイド
２９、３２  Ｏリング
３０、３６  支持部材
３４  貫通穴
３５  流体
３６、３７  栓
４１  弁箱
４２  弁座
４３  ソケット
５０  収容室
５１  密閉室
５２  クランプナット
６０  アクチュエータ
８１  流入口
８２  流出口
８３  開口部
１２１  弁体
１２２  弁軸
１２５  可撓性膜
１４１  弁箱
１４２  弁座
１６０  アクチュエータ
１８１  流入口
１８２  流出口
１９０  流動性物体
【図７】
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【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８】
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