(57)【要約】【課題】ばねと弁体とを一体的に形成できてコストを下げることができ、分岐先が増えてもコスト上昇やサイズの拡大を少なくすることができる弁構造を提供する。【解決手段】吸入口および吐出口４ａが設けられた弁ケースと、吐出口４ａを開閉するために設けられる弁体５ａと、弁体５ａを駆動する駆動体６とを有し、弁体５ａは、一端部側に吐出口４ａを閉塞させる閉塞部７ａが設けられ、他端部側に吐出口４ａが開放または閉塞されるように閉塞部７ａを移動させる弾力を生じさせる弾性部材部８ａが設けられ、側面に凸状部が設けられ棒状体の形状に形成された駆動体６が、弾力による閉塞部７ａの移動方向と交差する向きで弁体５ａに設けられた貫通孔に挿入されており、駆動体６の回転により閉塞部７ａを駆動体６と交差する方向に移動させて吐出口４ａの開閉を制御するように構成されている。【選択図】図５
2015057563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流入する吸入口および該流体が流出する吐出口が設けられた弁ケースと、前記吐出口を開閉するために設けられる弁体と、該弁体を駆動するために設けられる駆動体とを含む弁構造であって、
前記弁体は、一端部側に前記吐出口を閉塞するように前記吐出口に対向して配置される閉塞部が設けられ、他端部側に、前記吐出口に対向する前記弁ケースの内壁に支持され、前記吐出口が開放または閉塞されるように前記閉塞部を移動させる弾力を生じさせる弾性部材部が設けられ、前記弁体はさらに前記弾力による前記閉塞部の移動方向と交差する方向に前記弁体を貫く貫通孔が設けられ、
前記駆動体は、側面に凸状部が設けられた棒状体の形状に形成され、前記弁体の前記貫通孔に挿入されており、
前記駆動体の回転により前記凸状部が前記弁体に押し当てられ、前記閉塞部を前記駆動体と交差する方向に移動させて前記吐出口の開閉を制御するように構成されてなることを特徴とする弁構造。
【請求項２】
前記弁体が、前記閉塞部と前記弾性部材部とを一体的に形成されてなる請求項１記載の弁構造。
【請求項３】
前記弾性部材部は、前記吐出口が閉塞されるように前記閉塞部を移動させる弾力を生じさせるように構成され、
前記閉塞部は、前記凸状部が前記弁体に押し当てられることによって、前記吐出口から離れて前記吐出口が開放されるように構成されてなる請求項１または２記載の弁構造。
【請求項４】
前記弾力による前記閉塞部の移動方向と同じ方向または該移動方向に対して鋭角をなす方向に向けられた部分を少なくとも含む壁面が前記弁体の一部に形成され、板状体の形状の外周に他の部分よりも突出して形成された頭頂部を有する板カムの該頭頂部が、前記駆動体の前記凸状部として設けられ、前記駆動体の所定の回転角において前記板カムの前記頭頂部が前記壁面に押し当てられるように構成されてなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の弁構造。
【請求項５】
前記弾性部材部が、断面形状がくの字形の一対の板ばねを含んでおり、該一対の板ばねの前記閉塞部と反対側の端部が前記弁ケースの内壁に支持される請求項１〜４のいずれか１項に記載の弁構造。
【請求項６】
前記弾性部材部が、コイルばねを含み、前記コイルばねの一端が前記弁ケースの内壁に支持され、前記コイルばねの他端が前記弁体の前記他端部側に支持される請求項１〜４のいずれか１項に記載の弁構造。
【請求項７】
エアーポンプから送られた空気を複数の配管に分岐させる分岐弁に用いられる請求項１〜６のいずれか１項に記載の弁構造。
【請求項８】
エアーポンプが前記吸入口に接続され、前記吐出口が汚水浄化槽に接続される請求項１〜６のいずれか１項に記載の弁構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプなどから送られる流体が吐出される吐出口を開閉する弁構造に関する。さらに詳しくは、吐出口を開閉する弁体を、弾性体の弾力と駆動体の回転動作により駆動体と交差する方向に移動させて吐出口を開閉する弁構造とし、たとえば、ばねなどの弾性体と弁体とを一体的に形成することもでき、主に、室内用エアマットや床ずれマットへのエアの供給、または、観賞魚用水槽や汚水浄化槽などにおける酸素補給に利用される弁構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エアーポンプなどの吐出空気を複数の配管に分岐させるために、たとえば図１２に示されるような、ピストンロッド１２６を介してばね１０８およびソレノイドなどの電磁装置１２０に接続された可動弁１２１を、ばね１０８の付勢作用と電磁装置１２０の駆動力によって往復動作させて２つの吐出口１０４ａ、１０４ｂを閉塞または開放する構成が考えられている。すなわち、図１２において、電磁装置１２０に電流が供給されないときは、ばね１０８の付勢作用により可動弁１２１が図１２中、右側に引き寄せられて吐出口１０４ａが閉塞され、結果として、吸入側空気室１２３に流入するエアーポンプなどの吐出空気は、吐出口１０４ｂを通って吐出配管１２４ｂに吐出される。一方、電磁装置１２０に電流が供給されると、ばね１０８の付勢作用に抗する電磁装置１２０の駆動力によって可動弁１２１が図１２中、左側に動かされて吐出口１０４ｂが閉塞され、エアーポンプなどの吐出空気は吐出口１０４ａを通って吐出配管１２４ａに吐出される（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
また、図１３および１４に示されるように、複数の可動弁２２１ａ〜２２１ｅが離間して取り付けられたピストンロッド２２６が吸入部２２３および複数の吐出部２２２ａ〜２２２ｃが設けられたシリンダ２２５に挿入され、このピストンロッド２２６を駆動源２１４によってシリンダ２２５内で往復運動させて、可動弁２２１ａ〜２２１ｅで仕切られるシリンダ２２５内の空間を介して吸入部２２３と吐出部２２２ａ〜２２２ｃのいずれかとを連通させることも考えられている（たとえば特許文献２参照）。なお、図１３には２つの吐出部２２２ａおよび２２２ｂが設けられる場合が、図１４には３つの吐出部２２２ａ〜２２２ｃが設けられる場合がそれぞれ示されており、図１４においては、吸入部２２３は分岐口２２８ａまたは２２８ｂを介してシリンダ２２５に接続されている。吸入部２２３に流入するエアーポンプなどの吐出空気は、図１３（ａ）に示される状態では、シリンダ２２５内の、図１３(ａ)において可動弁２２１ａの左側の空間を通って吐出部２２２ａに吐出され、一方、図１３（ｂ）に示されるように、可動弁２２１ａが吸入部２２３の開口部２２３ａよりも図１３（ｂ）において左側に位置するまでピストンロッド２２６が動かされると、シリンダ２２５内の可動弁２２１ａと可動弁２２１ｂとの間の空間を通って吐出部２２２ｂに吐出される。また、図１４（ａ）に示される状態では、吸入部２２３に流入するエアーポンプなどの吐出空気は、分岐口２２８ａ、および、シリンダ２２５内の可動弁２２１ｂと可動弁２２１ｃとの間の空間を通って吐出部２２２ａに吐出され、ピストンロッド２２６が図１４（ａ）において右方向に動かされると、図１４（ｂ）および１４（ｃ）にそれぞれ示されるように、可動弁２２１ａ〜２２１ｅの位置に応じて、吸入部２２３と連通する吐出部が、吐出部２２２ａから吐出部２２２ｂ、さらに吐出部２２２ｃに順に切り替わり、エアーポンプなどの吐出空気は吸入部２２３と連通する吐出部２２２ａ〜２２２ｃのいずれかに吐出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１９３６６３号公報
【特許文献２】特開２００２−２５０４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１２に示される従来の構成では、電磁装置１２０とばね１０８とで可動弁１２１を往復動作させ、この１つの可動弁１２１で、２つの吐出口１０４ａ、１０４ｂの両方を閉塞させる構造としている。このため、可動弁１２１と、いずれかの吐出口（図１２では吐出口１０４ａ）を閉塞するために可動弁１２１を付勢するばね１０８とは、この吐出口が設けられた隔壁を隔てて配置しなければならず、ばね１０８および可動弁１２１それぞれを別々に形成してからこの吐出口を介して組みつけることになるので製造が煩雑になるという問題がある。また、ばね１０８と可動弁１２１とを別々に形成しないといけないので、両者の一体形成化により部品点数の削減や工程の簡略化を図ってコストを下げることもできない。
【０００６】
一方、吐出口１０４ａ、１０４ｂそれぞれに可動弁１２１を設ける構造にすると隔壁の一方の側にばね１０８と可動弁１２１とを共に配置することも可能となるが、高価な電磁装置１２０などの駆動源が２つ必要となりコストが上昇するという問題がある。さらに、分岐数が増えたときは、その数に応じて電磁装置１２０がさらに必要となる。
【０００７】
また、図１３および１４に示される構造では、シリンダ２２５における吐出部２２２の接続位置に対する吸入部２２３の接続位置が限定されるので、吸入部２２３または吐出部２２２と外部の流路との接続箇所からシリンダ２２５における所定の接続位置までの流路が必要となる可能性があり、コストが上昇すると共に、この分岐箇所のサイズが大きくなるおそれがある。また、分岐数が３つ以上になると、図１４に示されるように吸入部２２３側に分岐口２２８ａ、２２８ｂが必要になり、この場合も同様に、コストが上昇し、かつ、この分岐箇所のサイズが大きくなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、１つの駆動源で２つ以上の弁体を駆動して吐出口の開閉を制御でき、さらに、分岐先が増えることに伴うコスト上昇およびサイズの拡大をいずれも少なくすることができる弁構造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】
【０００９】
本発明の弁構造は、流体が流入する吸入口および該流体が流出する吐出口が設けられた弁ケースと、前記吐出口を開閉するために設けられる弁体と、該弁体を駆動するために設けられる駆動体とを含む弁構造であって、前記弁体は、一端部側に前記吐出口を閉塞するように前記吐出口に対向して配置される閉塞部が設けられ、他端部側に、前記吐出口に対向する前記弁ケースの内壁に支持され、前記吐出口が開放または閉塞されるように前記閉塞部を移動させる弾力を生じさせる弾性部材部が設けられ、前記弁体はさらに前記弾力による前記閉塞部の移動方向と交差する方向に前記弁体を貫く貫通孔が設けられ、前記駆動体は、側面に凸状部が設けられた棒状体の形状に形成され、前記弁体の前記貫通孔に挿入されており、前記駆動体の回転により前記凸状部が前記弁体に押し当てられ、前記閉塞部を前記駆動体と交差する方向に移動させて前記吐出口の開閉を制御するように構成されている。
【００１０】
ここに、凸状部とは、棒状体の形状に形成される駆動体の側面において周囲の部分よりも外側に突出する形状の部分を意味しており、駆動体と一体的に形成された突出形状の部分および駆動体と別々に形成された後に駆動体に取り付けられた突出形状の部分の両方を含む意味である。
【００１１】
前記弁体が、前記閉塞部と前記弾性部材部とを一体的に形成してつくられると、部品点数の削減や工程の簡略化を図ってコストを下げることができるため好ましい。
【００１２】
前記弾性部材部は、前記吐出口が閉塞されるように前記閉塞部を移動させる弾力を生じさせるように構成され、前記閉塞部は、前記凸状部が前記弁体に押し当てられることによって、前記吐出口から離れて前記吐出口が開放されるように構成されていてもよい。
【００１３】
前記弾力による前記閉塞部の移動方向と同じ方向または該移動方向に対して鋭角をなす方向に向けられた部分を少なくとも含む壁面が前記弁体の一部に形成され、板状体の形状の外周に他の部分よりも突出して形成された頭頂部を有する板カムの該頭頂部が、前記駆動体の前記凸状部として設けられ、前記駆動体の所定の回転角において前記板カムの前記頭頂部が前記壁面に押し当てられるように構成されていてもよい。
【００１４】
前記弾性部材部が、断面形状がくの字形の一対の板ばねを含んでおり、該一対の板ばねの前記閉塞部と反対側の端部が前記弁ケースの内壁に支持されるように構成されていてもよい。
【００１５】
前記弾性部材部が、コイルバネを含み、前記コイルバネの一端が前記弁ケースの内壁に支持され、前記コイルバネの他端が前記弁体の前記他端部側に支持されるように構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、弁体に設けられた貫通孔に挿入された駆動体の回転により弁体を駆動体と交差する方向に移動させて吐出口の開閉を制御するように構成されているので、１つの駆動体を複数の弁体の貫通孔に挿入すれば、この駆動体を回転させるだけで、たとえば駆動体に沿った向きに並べて設けられた複数の吐出口を開閉させることができる。このため、１つの駆動源で、しかも高価な電磁装置ではなく比較的安価なモータなどの駆動源だけで複数の吐出口それぞれを閉塞状態または開放状態にすることができる。したがって、弁体ごとに駆動源を必要としないので、吐出口ごとに弁体を設けたときのコストを従来技術に比べて少なくすることができる。
【００１７】
同様に、分岐先が多く存在する場合でも、その分岐先の数と同じ数の駆動源を備えたり、吸入側に分岐口を設けたりせずに、弁体と駆動体に設けられる凸状部だけを増やすことにより分岐先の数に応じた分岐構造を構成できるので、コストの上昇やサイズの肥大化を抑えながら分岐数を増やすことができる。
【００１８】
また、本発明によれば、吐出口を閉塞するように設けられる閉塞部と、弾力を生じさせて閉塞部を移動させるたとえばばねのような弾性部材部とが弁体に設けられるので、吐出口を介して両者を組み付ける必要が無く簡単に製造することができ、低コストで製造することができる。また、閉塞部と弾性部材部とを一体的に形成するようにして、部品点数の削減や工程の簡略化を図ってさらにコストを下げることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１ａ】本発明の一実施形態の弁構造を用いた多方向切替バルブの平面視の外形を示す説明図である。
【図１ｂ】本発明の一実施形態の弁構造を用いた多方向切替バルブの正面視の外形を示す説明図である。
【図１ｃ】本発明の一実施形態の弁構造を用いた多方向切替バルブの右側面視の外形を示す説明図である。
【図２ａ】図１の弁構造の第１ハウジングを外した状態の斜視説明図である。
【図２ｂ】図１の弁構造の第１ハウジングを外した状態で第２ハウジングの内部を示す説明図である。
【図３ａ】図１ａのＡ−Ａ断面説明図である。
【図３ｂ】図１ｃのＢ−Ｂ断面説明図である。
【図４】本発明の一実施形態の弁体の説明図である。
【図５】本発明の一実施形態の弁体の動作を説明する図１ａのＣ−Ｃ断面説明図である。
【図６】本発明の一実施形態の弁体の他の構成例の動作を説明する図１ａのＣ−Ｃ断面説明図である。
【図７】本発明の一実施形態の駆動体の説明図である。
【図８】本発明の一実施形態の弁構造を用いた多方向切替バルブの動作を説明する図である。
【図９】本発明の一実施形態の弁構造を用いた多方向切替バルブの動作を説明する図である。
【図１０】弁体の弾性部材部としてコイルばねを用いた他の実施形態の説明図である。
【図１１】弾性部材部としてコイルばねを用いた場合の図１ａのＡ−Ａ断面説明図である。
【図１２】従来の弁構造の一例を示す図である。
【図１３】従来の弁構造の他の例を示す図である。
【図１４】従来の弁構造の他の例の別形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
つぎに、本発明の一実施形態の弁構造について、図１ａ〜１ｃ、２ａ、２ｂ、３ａおよび３ｂを参照しながら説明する。本実施形態の弁構造は、流体が流入する吸入口３およびこの流体が流出する吐出口４ａ〜４ｄが設けられた弁ケース２と、吐出口４ａ〜４ｄを開閉するために設けられる弁体５ａ〜５ｄと、弁体５ａ〜５ｄを駆動するために設けられる駆動体であるカム軸６とを含んで構成されている。図３ａに示されるように、弁体５ａには、図３ａ上、左側の一端部側に吐出口４ａを閉塞するように吐出口４ａに対向して配置される閉塞部７ａが設けられており、図３ａ上、右側の他端部側に吐出口４ａが開放または閉塞されるように閉塞部７ａを移動させる弾力を生じさせる弾性部材部である一対の板ばね８ａが設けられている。一対の板ばね８ａの閉塞部７ａと反対側の端部８１は吐出口４ａに対向する弁ケース２の内壁に支持されている。さらに弁体５ａには、板ばね８ａの弾力による閉塞部７ａの移動方向（図３ａ上、矢印Ｐ１で示される方向）と交差する方向（かつ、複数の弁体５ａ〜５ｄの配列方向）に弁体５ａを貫く貫通孔９が設けられている。棒状体の形状に形成されたカム軸６には板カム１０ａが設けられ、板カム１０ａの頭頂部１１ａによりカム軸６の側面に凸状部が形成されており、本実施形態では、カム軸６は４つの弁体５ａ〜５ｄの貫通孔９に挿入されている。そして、本実施形態では、後述するように、カム軸６の回転により板カム１０ａ〜１０ｄの頭頂部１１ａ〜１１ｄを弁体５ａ〜５ｄに押し当てて、閉塞部７ａ〜７ｄをカム軸６と交差する方向に移動させて吐出口４ａ〜４ｄの開閉を制御するように構成されている。なお、本実施形態では、４つの吐出口４ａ〜４ｄが設けられ、それに応じて４つの弁体５ａ〜５ｄおよび４つの板カム１０ａ〜１０ｄが設けられているが、これらの数は４つに限定されるものではなく、４つ以外の複数でもまたは１つでも構わない。
【００２１】
弁ケース２は、図１ａ〜１ｃに示されるように、本実施形態では、第１ハウジング２１と第２ハウジング２２とを組み合わせて形成されている。第１ハウジング２１には、図２ａおよび２ｂに示される第２ハウジング２２の内部空間である空気流路１４と連通する吸入口３が設けられ、第２ハウジング２２には、本実施形態では、４つの吐出管１６ａ〜１６ｄが一列に並べて設けられており、吐出管１６ａ〜１６ｄは吐出口４ａ〜４ｄを介して空気流路１４と連通している。吸入口３から流入した空気は空気流路１４を流動し、弁体５ａ〜５ｄの閉塞部７ａ〜７ｄによって閉塞されていないいずれかの吐出口４ａ〜４ｄから吐出される。吸入口３は、たとえば、送気用の管材などを経由してエアーポンプに接続されてよく、一方、吐出口４ａ〜４ｄは、吐出管１６ａ〜１６ｄを経由して、たとえば、異なる複数の汚水浄化槽にそれぞれ接続されてよい。弁ケース２の材料は特に限定されず、金属またはプラスチックなどが用いられてよい。
【００２２】
図２ａ、２ｂおよび３ｂに示されるように、空気流路１４には、本実施形態では、４つの弁体５ａ〜５ｄと、この４つの弁体５ａ〜５ｄの貫通孔９に挿入されたカム軸６と、このカム軸６が接続され、カム軸６を回転駆動する駆動源１７が配置されている。
【００２３】
弁体５ａ〜５ｄは、弁体５ａ〜５ｄが安定して移動できるように、図３ａに示されるように上下方向をガイド部１８およびガイド部１９に弁体５ａ〜５ｄの移動方向Ｐ１に沿ってガイドされ、図３ｂに示されるようにカム軸６の軸方向（後述する、薄板状の本体部２３の厚さ方向）をガイド部２０にガイドされている。また、弁体５ａ〜５ｄの一端部側に設けられた閉塞部７ａ〜７ｄがそれぞれ吐出口４ａ〜４ｄに対向するように位置づけられている。本実施形態では、弁体５ａ〜５ｄの他端部側に設けられた板ばね８ａ〜８ｄは、第１ハウジング２１が第２ハウジング２２に組み合わされると、閉塞部７ａ〜７ｄと反対側の端部８１が第１ハウジング２１の内壁に押されて圧縮状態となるように配置されている。このため、板ばね８ａ〜８ｄは、平衡状態に復帰するための弾力を常に生じさせ、閉塞部７ａ〜７ｄを常に吐出口４ａ〜４ｄ側に付勢している。図３ａには、弁体５ａが、板カム１０ａの頭頂部１１ａによって図３ａ上、右方向に押され、板ばね８ａがさらに圧縮されると共に吐出口４ａが開放された状態が示されている。
【００２４】
図３ｂに示されるように、弁体５ａ〜５ｄは、カム軸６の軸方向において、弁体５ａ〜５ｄに設けられた壁面１２ａ〜１２ｄの少なくとも一部がカム軸６に設けられた４つの板カム１０ａ〜１０ｄとそれぞれカム軸６の周方向の一部で対向するような位置に配置されている。このような位置に配置されることによりカム軸６の回転により、板カム１０ａ〜１０ｄの頭頂部１１ａ〜１１ｄを壁面１２ａ〜１２ｄに押し当てて、閉塞部７ａ〜７ｄをカム軸６と交差する方向に移動させ、吐出口４ａ〜４ｄを開放させることができる。図３ｂには、図３ｂ上、最も左側に位置する板カム１０ａだけが、頭頂部１１ａを弁体５ａに設けられた壁面１２ａに押し当てられている状態で示されている。そのため、図３ｂには、弁体５ａに設けられた閉塞部７ａに対向する位置の吐出口４ａだけが開放された状態で示され、他の吐出口４ｂ〜４ｄは閉塞された状態が示されている。なお、図３ｂには、弁体５ｃに組み合わされた板カム１０ｃの頭頂部１１ｃが、吐出口４ｃ側を向いた状態で示されており、板カム１０ｂおよび１０ｄの頭頂部は、図３ｂに示された断面に対して垂直方向を向いているため図示されていない。
【００２５】
図４（ａ）〜４（ｄ）には、本発明の一実施形態の弁体５の正面視、左側面視、背面視、平面視の外形が示されている。弁体５は、薄板状の本体部２３と、本体部２３の一端部側に設けられた円板状の形状に形成された閉塞部７と、本体部２３の他端部側に設けられた一対の板ばね８とを備えている。本体部２３には、カム軸６を挿通するための貫通孔９が設けられている。貫通孔９は、カム軸６に対して弁体５がカム軸６の軸方向に対して交差する方向に移動できるように、本体部２３の中央付近に弁体５の移動方向に沿って、少なくとも弁体５のストローク分の長さを有する長孔状に形成されている。一対の板ばね８の一端は、薄板状の本体部２３の他端部側の端部にそれぞれ接続され、本体部２３と閉塞部７とは、本体部２３の厚さと同程度の幅に形成された接続部２４で接続されている。閉塞部７の側周には、Ｏリングを嵌め込むための溝２５が設けられている。本体部２３の他端部側には第１ハウジング２１のガイド部１９（図３ａ参照）にガイドされる、本体部２３の他端部側から弁体５の移動方向に突出する被ガイド部２６が設けられている。
【００２６】
板ばね８は、矩形の薄板を長手方向の中央付近で屈曲させたような、断面形状がくの字形の形状に形成されている。板ばね８の厚さや屈曲部分の形状は特に限定されないが、板ばね８に力が加わっていない状態で、屈曲部分が曲率半径２ｍｍ〜５ｍｍで３０°〜５０°程度の角度で形成されるのが、弁体５の閉塞部７により吐出口４ａ〜４ｄを適切に開閉できる点で好ましい。板ばね８の一端は本体部２３の図４上、上下の２つの辺の他端部側の端部２７に接続されている。
【００２７】
本体部２３には、他端部側の端部と貫通孔９の他端部側の外周部との間に、板カム１０ａ〜１０ｄの頭頂部１１ａ〜１１ｄが押し当てられる壁面１２を形成するための厚肉部２８が形成されている。厚肉部２８は、薄板状の本体部２３の表面からカム軸６の軸方向に突出して厚肉に形成されている。厚肉部２８は、板カム１０ａ〜１０ｄの頭頂部１１ａ〜１１ｄで押されることによって、板ばね８が生じさせる弾力により閉塞部７が付勢される方向と逆方向に閉塞部７が移動されるように、閉塞部７が付勢される方向と同方向またはこの付勢される方向に対して鋭角をなす方向に向けられた部分を少なくとも壁面１２が含むように形成される。
【００２８】
貫通孔９は、本実施形態では長孔状の形状に形成されているが、カム軸６などの駆動体を挿通できる形状および大きさであればこれに限定されるものではない。また、本実施形態では、貫通孔９は薄板状の本体部２３の平面と直交する向きで本体部２３を貫くように設けられているが、これに限定されるものではなく、板ばね８が生じさせる弾力による閉塞部７の移動方向と交差する向きで本体部２３を貫くように形成されていればよい。
【００２９】
本実施形態では、閉塞部７、板ばね８、接続部２４および本体部２３が一体的に形成されているので、部品点数を削減でき、製造を簡単にできるので、コストを下げることができる。しかしながら、閉塞部７や板ばね８を別々に形成してから組み合わせて弁体５を形成してもよい。弁体５の材料は、閉塞部７のシール性および、板ばね８の所望の弾性が得られるものであれば、特に限定されるものではなく、金属、プラスチックなどの樹脂、または、これらの組み合わせによるものなどを用いることができる。
【００３０】
また、本実施形態では、弾性部材部として、板ばね８を用いたものを例にあげて説明した。しかしながら、弾性部材部は、弁体５の閉塞部７を吐出口４ａ〜４ｄ側に向かって付勢することができるものであれば、特に弾性部材部に用いられる弾性部材の種類は限定されるものではない。たとえば、図１０および１１に示されるように、弾性部材部として、コイルばね９１を用いてもよい。コイルばね９１は、一端が弁ケース２の内壁に支持され、コイルばね９１の他端は、弁体５の他端部側に支持されている。コイルばね９１と弁体５は、一体に形成してもよいし、別体として形成してもよい。コイルばね９１は、本実施形態では、図１０および１１に示されるように、弁体５の他端部側に形成された被ガイド部２６の周囲に配置されている。図１１には、弁体５ａが、板カム１０ａの頭頂部１１ａによって図１１上、右方向に押され、コイルばね９１がさらに圧縮されると共に吐出口４ａが開放された状態が示されている。なお、弾性部材部としてコイルばね９１を用いる場合、弁体５および弁ケース２の構成は、板ばね８以外は同様のものを用いることができる。また、コイルばね９１を設ける位置は、弁体５の他端部側に設けられたものを示しているが、弁体５の閉塞部７を吐出口４ａ〜４ｄ側に向かって付勢することができるものであれば、その位置は特に限定されない。この点は、板ばね８を用いた場合も同様である。
【００３１】
つぎに、本実施形態の弁構造の吐出口４ａ〜４ｄを開閉する弁体５ａ〜５ｄの動作について図５を参照して説明する。なお、以下の説明では、弾性部材部として板ばね８を用いたものを説明するが、上述したコイルばね９１を用いた場合も、弁体５ａ〜５ｄの動作は同様であり、説明は省略する。図５には、図１ａのＣ−Ｃ断面が示されており、図５（ａ）には吐出口４ａが閉塞された状態が、図５（ｂ）には吐出口４ａが開放された状態がそれぞれ示されている。なお、図１ａのＣ−Ｃ断面の位置は、図３ｂにおいてＧ−Ｇ線が示された位置に相当し、Ｇ−Ｇ線は、弁体５ａの厚肉部２８以外の本体部２３上および接続部２４上に位置していないので、図５（ａ）および５（ｂ）には、本体部２３および接続部２４の輪郭が２点鎖線で示されている。前述のように、板ばね８ａは、常時圧縮状態になるように構成されており、平衡状態に復帰するための弾力を常に生じさせているので、図５（ａ）に示されるように、板カム１０ａの頭頂部１１ａが図５（ａ）上の上下方向や左方向のような弁体５ａと接しない方向を向いているときは、閉塞部７ａが、図５（ａ）において矢印Ｐ１で示される側に、すなわち、吐出口４ａ側に付勢されて吐出口４ａが閉塞される。一方、駆動源１７（図３ｂ参照）によりカム軸６が回転駆動されて図５（ｂ）に示される状態、すなわち、板カム１０ａの頭頂部１１ａが図５（ｂ）上の右方向を向く状態になると、板カム１０ａの頭頂部１１ａが弁体５ａに設けられた壁面１２ａに押し当てられて、閉塞部７ａをカム軸６と交差する方向であって、図５（ｂ）において矢印Ｐ２で示される方向に移動させ、閉塞部７ａを吐出口４ａから離して吐出口４ａを開放させる。このように、板ばね８ａが生じさせる弾力による作用と、カム軸６の回転により板カム１０ａの頭頂部１１ａが弁体５ａを押す作用とによって、閉塞部７ａをカム軸６と交差する方向に往復動作させて、吐出口４ａを開放状態または閉塞状態にすることができる。
【００３２】
このように、本実施形態では、板ばね８の弾力によって閉塞部７が付勢されて吐出口４が閉塞され、駆動源１７の駆動力で弁体５を板ばね８の弾力の方向と逆方向に移動させて吐出口４が開放されるように構成されているが、本発明はこのような構成に限定されない。図６を参照して、本実施形態の弁体５の他の構成例について説明する。図６には、図１ａのＣ−Ｃ断面が示されており、図６（ａ）には吐出口４ａが開放された状態が、図６（ｂ）には、吐出口４ａが閉塞された状態がそれぞれ示されている。なお、図６（ａ）および６（ｂ）にも、図５（ａ）および５（ｂ）と同様に、弁体５ａの本体部２３および接続部２４の輪郭が２点鎖線で示されている。本構成例では、図６に示されるように、弁体５ａにカム軸６が挿入された状態でカム軸６よりも閉塞部７ａ側となる弁体５ａの領域に壁面１２ａを形成する厚肉部２８が設けられている。また、一対の板ばね８ａの閉塞部７ａと反対側の端部８１は、それぞれ、第１ハウジング２１の内壁と、第１ハウジング２１の内壁に設けられた断面がＬ字形の形状のフック部２９との間に差し込まれ、板ばね８ａ全体の閉塞部７ａ側への移動を制限されている。そして、本構成例では、図６（ａ）に示されるように板カム１０ａの頭頂部１１ａが弁体５ａに設けられた壁面１２ａに押し当てられていない状態では、板ばね８ａが、圧縮も伸長もしていない略平衡状態となるように、かつ、吐出口４ａが開放状態になるように板ばね８ａの形状や弁体５ａのその他の部分の寸法が設計されている。一方、図６（ｂ）に示されるような、板カム１０ａの頭頂部１１ａが閉塞部７ａ側を向き、板カム１０ａの頭頂部１１ａが弁体５ａに設けられた壁面１２ａに押し当てられるような状態では、板ばね８ａが伸ばされ、閉塞部７ａが吐出口４ａ側に移動させられて、吐出口４ａは閉塞される。図６（ｂ）に示される状態から、カム軸６の回転により板カム１０ａの頭頂部１１ａが弁体５ａに設けられた壁面１２ａに押し当てられない状態になると、板ばね８ａの圧縮方向の弾力により閉塞部７ａが吐出口４ａから離され、吐出口４ａが開放状態に戻ると共に、板ばね８ａも略平衡状態に戻る。このような構成にすると、板ばね８ａは、板カム１０ａの頭頂部１１ａによって弁体５ａが押されるときを除いて平衡状態にあるので、板ばね８ａの寿命を長くすることができる。
【００３３】
カム軸６は、図７に示されるように棒状体の形状に形成されており、本実施形態では、４つの板カム１０ａ〜１０ｄが、吐出口４ａ〜４ｄ（図３ｂ参照）の配置ピッチと同じピッチで相互に間を空けて設けられている。板カム１０ａ〜１０ｄは、外周の一部に他の部分よりも突出して形成された頭頂部１１ａ〜１１ｄを有する板状体の形状に形成されており、板カム１０ａ〜１０ｄの頭頂部１１ａ〜１１ｄによりカム軸６の側面に凸状部が形成されている。
【００３４】
カム軸６は、一方の端部を駆動源１７に接続されており、駆動源１７により回転駆動される。駆動源１７は、カム軸６を回転させることができるものであれば特に限定されないが、吐出口４ａ〜４ｄの所定の開放時間を確保するため、低速で回転するシンクロナスモータや、パルス形態で供給される電力の１パルスごとに所定の角度だけ回転するパルスモータなどが好ましい。
【００３５】
カム軸６は、図３ｂおよび図７に示されるように、本実施形態では、複数の軸部品６１から構成され、板カム１０ａ〜１０ｄそれぞれと一体的に形成された別々の軸部品６１を軸方向に連結して構成されている。このように連結可能な構成とすることにより、分岐させる数が増えたときに、カム軸６全体を新規に作成することなく、増加数に応じた数の軸部品６１をさらに連結するだけで、板カム１０を増やすことができる。軸部品６１の連結部の固定方法は特に限定されず、かしめ、ねじ込みなどにより固定してもよく、また、軸部品６１同士を固定せず、単に軸方向に順に挿入するだけにし、図３ｂに示されるように、先端の軸部品６１が弁ケース２の内壁に近接するような構成にして、個々の軸部品６１が使用中に脱落しないようにしてもよい。このように軸部品６１を分離できるような方法を採用すると、分岐数が減ったときに、カム軸６を新規に作成することなく余剰となる軸部品６１を分離してカム軸６を短くすることができ、また、弁体５ａ〜５ｄのいずれかが破損したときに、弁体５ａ〜５ｄの貫通孔９が板カム１０ａ〜１０ｄを挿通できない形状および大きさに形成されている場合であっても、軸部品６１を分離して破損した弁体５ａ〜５ｄを交換することができるため好ましい。しかしながら、カム軸６は全体が一体として形成されていてもよく、また板カム１０ａ〜１０ｄそれぞれが、カム軸６および軸部品６１と別々に形成されてカム軸６または軸部品６１に組み付けられてもよい。
【００３６】
板カム１０ａ〜１０ｄは、本実施形態では、図７に示されるように、それぞれの頭頂部１１ａ〜１１ｄが、カム軸６の周方向において互いに異なる向き（本実施形態では、９０°ずつ異なる向き）を向くように設けられている。このように設けられることによって、第２ハウジング２２の１つの面に一列に並べられた複数の吐出口４ａ〜４ｄを、カム軸６を回転させて相互に異なるタイミングで開放状態にすることができる。本実施形態の弁構造を用いた多方向切替バルブにおける、吐出口４ａ〜４ｄの開閉状態の切り替わりについて、図８および図９を参照して説明する。
【００３７】
図８（ａ）〜８（ｄ）には、図１ａのＣ−Ｃ断面、Ｄ−Ｄ断面、Ｅ−Ｅ断面およびＦ−Ｆ断面がそれぞれ示されている。図８には、図１のＣ−Ｃ断面に位置する吐出口４ａが開放され、他の吐出口４ｂ〜４ｄは閉塞された状態が示されている。すなわち、図８（ａ）に示される板カム１０ａの頭頂部１１ａが、図８上、右側の弁体５ａの壁面１２ａ側に向けられており、弁体５ａが吐出口４ａと反対側に押され、閉塞部７ａが吐出口４ａから離されて吐出口４ａが開放状態にされている。一方、図８（ｂ）〜８（ｄ）に示される板カム１０ｂ〜１０ｄの頭頂部１１ｂ〜１１ｄは、図８上、下側、左側、上側にそれぞれ向けられており、弁体５ｂ〜５ｄが板カム１０ｂ〜１０ｄに押されることはなく、板ばね８ｂ〜８ｄが生じさせる弾力に付勢されて閉塞部７ｂ〜７ｄが吐出口４ｂ〜４ｄをそれぞれ閉塞させている。
【００３８】
図８に示される状態から、カム軸６が、図８上、反時計回りに９０°回転した状態が図９に示されており、図９（ａ）〜９（ｄ）には、図８（ａ）〜８（ｄ）と同様に、図１ａのＣ−Ｃ断面、Ｄ−Ｄ断面、Ｅ−Ｅ断面およびＦ−Ｆ断面がそれぞれ示されている。図９に示される状態では、図９（ｂ）に示される板カム１０ｂの頭頂部１１ｂが、弁体５ｂの壁面１２ｂ側に向けられており、弁体５ｂが吐出口４ｂと反対側に押され、閉塞部７ｂが吐出口４ｂから離されて吐出口４ｂが開放状態にされている。一方、図９（ａ）、９（ｃ）および９（ｄ）に示される板カム１０ａ、１０ｃおよび１０ｄの頭頂部１１ａ、１１ｃおよび１１ｄは、図９上、上側、下側、左側にそれぞれ向けられており、弁体５ａ、５ｃおよび５ｄが板カム１０ａ、１０ｃおよび１０ｄに押されることはなく、板ばね８ａ、８ｃおよび８ｄが生じさせる弾力に付勢されて、閉塞部７ａ、７ｃおよび７ｄが吐出口４ａ、４ｃおよび４ｄをそれぞれ閉塞させている。
【００３９】
その後、カム軸６がさらに、図９上、反時計回りに９０°ずつ回転すると、吐出口４ｃ、吐出口４ｄの順に、開放状態にされる吐出口が切り替わり、その他の吐出口は閉塞される。本実施形態では、このように板カム１０ａ〜１０ｄが、それぞれの頭頂部１１ａ〜１１ｄの向きをカム軸６の周方向において互いに９０°ずつ異ならせて設けられているが、このような構成に限定されるものではなく、９０°以外の角度で異ならせて設けられてもよく、一部または全部の板カム１０ａ〜１０ｄの頭頂部１１ａ〜１１ｄが同じ向きになるように設けられてもよい。
【００４０】
本実施形態の弁構造を用いた多方向切換バルブは、簡単に製造することができる。まず、駆動源１７に軸部品６１を１つ取り付けて、この軸部品６１を弁体５ａの貫通孔９に挿入する。その後、軸部品６１への継ぎ足し用の軸部品６１の連結と、弁体５ｂ〜ｄそれぞれへの連結された軸部品６１の挿入とを交互に繰り返す。つぎに、組みあげられた軸部品６１の連結体すなわちカム軸６と弁体５ａ〜５ｄとを駆動源１７と共に、第２ハウジング２２に設けられたガイド部１８（図３ａ参照）およびガイド部２０（図３ｂ参照）に弁体５ａ〜５ｄの外周部をガイドさせながら、第２ハウジング２２に設置して、駆動源１７を第２ハウジング２２にねじなどによって固定する。そして、第１ハウジング２１を第２ハウジング２２にねじなどによって固定すれば、本実施形態の弁構造を用いた多方向切換バルブが完成する。なお、前述のように、第１ハウジング２１を第２ハウジング２２に固定するだけで、板ばね８ａ〜８ｄが圧縮され、それにより生じる弾力で常に閉塞部７ａ〜７ｄを吐出口４ａ〜４ｄ側に付勢して吐出口４ａ〜４ｄを閉塞状態にさせることができる。
【００４１】
以上のように、本発明によれば、弁体の一端部に吐出口を閉塞させる閉塞部が設けられ、他端部に閉塞部を移動させる弾力を生じさせる弾性部材部が設けられ、さらに、側面に凸状部が設けられた駆動体が弾性部材部の弾力による閉塞部の移動方向と交差する向きで弁体に設けられた貫通孔に挿入されているので、弾性部材部が生じさせる弾力による作用と、駆動体の回転により凸状部が弁体を押す作用とによって閉塞部を駆動体と交差する方向に往復動作させることができる。このため、駆動体を複数の弁体の貫通孔に挿入すれば、１つの駆動源だけで複数の閉塞部を移動させて、たとえば駆動体に沿って並べて設けられた複数の吐出口を開放状態または閉塞状態にすることができる。したがって、吐出口ごとに弁体を設けたときのコストを従来技術に比べて少なくすることができる。同様に、吐出口が数多く存在する場合でも、コストの上昇やサイズの肥大化を招くことなく、弁体と駆動体に設けられる凸状部とを増やすだけで多くの吐出口に流体を分岐させることができる。また、閉塞部と弾性部材部とを吐出口を介して組み付ける必要が無いので低コストで製造することができ、さらに、閉塞部と弾性部材部とを一体的に形成するようにして、部品点数の削減や工程の簡略化を図ってさらなるコストダウンを達成することもできる。
【符号の説明】
【００４２】
１  多方向切替バルブ
２  弁ケース
３  吸入口
４、４ａ〜４ｄ  吐出口
５、５ａ〜５ｄ  弁体
６  カム軸
７、７ａ〜７ｄ  閉塞部
８、８ａ〜８ｄ  板ばね
９  貫通孔
１０、１０ａ〜１０ｄ  板カム
１１、１１ａ〜１１ｄ  板カムの頭頂部
１２、１２ａ〜１２ｄ  壁面
１４  空気流路
１６、１６ａ〜１６ｄ  吐出管
１７  駆動源
２１  第１ハウジング
２２  第２ハウジング
２８  厚肉部
６１  軸部品
９１  コイルばね
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２ａ】
2015057563.tif 000006
【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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