(57)【要約】【課題】簡単な構造で、被制御流体の各制御ポートの切替を自由なタイミングで行うことができ、多様な用途に使用することができる新規な多方向弁の構造を提供する。【解決手段】弁ブロック体１１に、共通ポート２５及び被制御流体のための複数の制御ポート２１，２２を有する弁室２０が形成され、前記複数の制御ポートには当該ポートを開閉する弁部３６，３７を有する弁体３１，３２がそれぞれ配置され、作動部材Ａの作動によって、前記弁体が作動して前記弁部が前記制御ポートを選択的に開閉し前記共通ポートと接続又は遮断するようにした弁であって、前記作動部材は直動部材４０と該直動部材の直動により回動する回動部材５０よりなり、前記回動部材は、前記各弁体と係合して進退させその弁部が対応する制御ポートを全閉する前部平坦部５５ａ，５６ａ及びその弁部が対応する制御ポートを開く凹部５５ｂ，５６ｂとからなる係合部５５，５６を有する。【選択図】        図１
2004293771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁ブロック体（１１）に、共通ポート（２５）及び被制御流体のための複数の制御ポート（２１，２２）を有する弁室（２０）が形成され、前記複数の制御ポートには当該ポートを開閉する弁部（３６，３７）を有する弁体（３１，３２）がそれぞれ配置され、作動部材（Ａ）の作動によって、前記弁体が作動して前記弁部が前記制御ポートを選択的に開閉し前記共通ポートと接続又は遮断するようにした弁であって、
前記作動部材は直動部材（４０）と該直動部材の直動により回動する回動部材（５０）よりなり、前記回動部材は、前記各弁体と係合して進退させその弁部が対応する制御ポートを全閉する前部平坦部（５５ａ，５６ａ）及びその弁部が対応する制御ポートを開く凹部（５５ｂ，５６ｂ）とからなる係合部（５５，５６）を有することを特徴とする多方向弁。
【請求項２】
前記回動部材の回動時に前記各弁体が前記係合部の前部平坦部に同時に係合するように構成されている請求項１に記載の多方向弁。
【請求項３】
前記複数の弁体の各弁部が弁室内に取り付けられた共通のダイヤフラムに設けられている請求項１又は２に記載の多方向弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、流体の流通を切替制御する多方向弁の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被制御流体の流通を切替制御する弁として、作動部材によって作動される弁体が被制御流体のための第１制御ポートと第２制御ポートとを択一的に開閉し共通ポートと接続する三方弁が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図１１に従来公知の一般的な三方弁１１０の構造を示す。この三方弁１１０は、弁ブロック体１１１に共通ポート１２５及び被制御流体のための第１制御ポート１２１ならびに第２制御ポート１２２を有する弁室１２０が形成されていて、前記各制御ポート１２１，１２２にはそれぞれのポートを開閉する第１弁部１３６ならびに第２弁部１３７を有する第１弁体（ダイヤフラム弁体）１３１ならびに第２弁体（同）１３２が配置されているとともに、前記第１弁体１３１及び第２弁体１３２は弁室１２０を貫通する連結部材１５０によって連結されていて、作動部材１４０の作動によって前記両弁体１３１，１３２を一体動して各弁部１３６，１３７がそれぞれの制御ポート１２１，１２２を択一的に開閉して、前記共通ポート１２５と接続又は遮断するように構成されている。
【０００４】
図において、符号１４２はコイル、１４３は作動部材１４０を常時前方（第１弁体１３１を第１弁部１３６方向）へ付勢するばね部材、１４４はコイル１４２への通電部、１４５は固定ブロック、１４６はケース、１６０は第２弁体１３２に設けられたばね受け部材、１６１は第２弁体１３２を常時第２弁部１３７方向へ付勢する後退用のばね部材である。
【０００５】
図１１はコイル１４２の非通電時で、作動部材１４０がばね部材１４３によって前進し、第１弁体１３１の第１弁部１３６が第１制御ポート１２１を閉じ、かつ第２弁体１３２の第２弁部１３７が第２ポート１２２を開いており、共通ポート１２５との関係において第１制御ポート１２１を遮断し第２制御ポート１２２を接続している状態である。これに対し、コイル１４２へ通電がなされると該コイル１４２に磁力が生じて作動部材１４０がばね部材１４３の付勢力に抗して後退する。作動部材１４０の後退に伴い、第１弁体１３１の第１弁部１３６が第１制御ポート１２１を開く一方、第２弁体１３２の第２弁部１３７が第２制御ポート１２２を閉じて、共通ポート１２５との関係において第１制御ポート１２１を接続し第２制御ポート１２２を遮断する。
【０００６】
従来構造に係るこの三方弁１１０にあっては、第１弁体１３１と第２弁体１３２とが連結部材１５０によって連結され一体動することによって、第１制御ポート１２１及び第２制御ポート１２２の開閉を択一的に切替制御する。しかるに、第１弁体１３１と第２弁体１３２とが一体動する場合には、作動部材１４０が移動する切替途上において両制御ポート１２１，１２２がともに開状態となることが避けられない。図１２は作動部材１４０の移動中における各弁体１３１，１３２と各制御ポート１２１，１２２との位置状態を表すものであり、また図１３は各制御ポート１２１，１２２の開閉状態をグラフによって表したものであるが、図示のように、切替時には第１制御ポート１２１と第２制御ポート１２２がともに開状態となり、両方の被制御流体が混在した状態で共通ポート１２５と接続されることになる。
【０００７】
従って、上のような一体動タイプの三方弁１１０は、構造的に、被制御流体が混在しては困る用途では用いることができない。しかし、従来一般的に用いられているような被制御流体の流通方向のみを切り替える用途に用いるのであれば、構造も簡単でかつ切替時間も短くなり好ましい。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−４９７８６号公報  （第１−６頁、第１−４図，第６−７図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、このような状況に鑑み提案されたもので、簡単な構造で、被制御流体の各制御ポートの切替を自由なタイミングで行うことができ、多様な用途に使用することができる新規な多方向弁の構造を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１の発明は、弁ブロック体（１１）に、共通ポート（２５）及び被制御流体のための複数の制御ポート（２１，２２）を有する弁室（２０）が形成され、前記複数の制御ポートには当該ポートを開閉する弁部（３６，３７）を有する弁体（３１，３２）がそれぞれ配置され、作動部材（Ａ）の作動によって、前記弁体が作動して前記弁部が前記制御ポートを選択的に開閉し前記共通ポートと接続又は遮断するようにした弁であって、前記作動部材は直動部材（４０）と該直動部材の直動により回動する回動部材（５０）よりなり、前記回動部材は、前記各弁体と係合して進退させその弁部が対応する制御ポートを全閉する前部平坦部（５５ａ，５６ａ）及びその弁部が対応する制御ポートを開く凹部（５５ｂ，５６ｂ）とからなる係合部（５５，５６）を有することを特徴とする多方向弁に係る。
【００１１】
また、請求項２の発明は、前記回動部材の回動時に前記各弁体が前記係合部の前部平坦部に同時に係合するように構成されている請求項１に記載の多方向弁に係る。
【００１２】
請求項３の発明は、前記複数の弁体の各弁部が弁室内に取り付けられた共通のダイヤフラムに設けられている請求項１又は２に記載の多方向弁に係る。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面に従ってこの発明を詳細に説明する。図１はこの発明の一実施例に係る三方弁の一側の制御ポートを開いた状態の断面図、図２は切替時における各制御ポートの全閉状態を表す要部の拡大断面図、図３は他側の制御ポートを開く状態を表す要部の拡大断面図、図４は回動部材と弁体の係合状態を表す要部の部分斜視図、図５は各制御ポートにおける流体の流通を示すグラフ、図６は他の制御例を表す各制御ポートにおける流体の流通を表すグラフ、図７は制御ポートが３箇所の例を示す弁室の配置図、図８は３箇所の各制御ポートにおける流体の切替制御例を表すグラフ、図９は制御ポートが４箇所の例を示す弁室の配置図、図１０は４箇所の各制御ポートにおける流体の切替制御例を示すグラフである。
【００１４】
図１はこの発明の多方向弁の一実施例として電磁式の三方弁１０を示すもので、弁ブロック体１１（１１Ａ，１１Ｂ）に、共通ポート２５及び被制御流体のための２つの第１制御ポート２１ならびに第２制御ポート２２を有する弁室２０が形成され、前記第１制御ポート２１及び第２制御ポート２２には当該ポート２１，２２を開閉する第１弁部３６及び第２弁部３７を有する第１弁体３１及び第２弁体３２がそれぞれ配置されている。そして、作動部材Ａの作動によって、前記第１弁体３１及び第２弁体３２が作動して前記第１弁部３６及び第２弁部３７が前記第１制御ポート２１及び第２制御ポート２２を選択的に開閉し、前記共通ポート２５と接続又は遮断するように構成されている。
【００１５】
弁ブロック体１１は従来公知の材質よりなるが、必要によりフッ素樹脂等の耐蝕性及び耐薬品性の高い樹脂を選択してもよい。同様に、第１弁体３１及び第２弁体３２も従来公知のものでよいが、必要によりフッ素樹脂等の耐蝕性及び耐薬品性の高い樹脂により形成してもよい。
【００１６】
この実施例では、請求項３の発明として規定したように、第１弁体３１及び第２弁体３２の各弁部３６，３７は、弁室２０内に取り付けられた共通のダイヤフラム３５に設けられている。ダイヤフラム３５は外周の取付保持部３８が弁ブロック体１１Ａ、１１Ｂの間に挟着されて弁室２０に取り付けられている。このように構成することによって、被制御流体が弁体３１，３２の摺動部（あるいは作動部）と接触することが防止でき、クリーンな機構とすることができる。ダイヤフラム３５はゴム又は各種プラスチックからなる従来公知のものでもよいが、フッ素樹脂等の耐蝕性及び耐薬品性の高い樹脂によって構成してもよい。
【００１７】
図１からも理解されるように、第１弁体３１及び第２弁体３２は弁ブロック体１１Ｂの孔部１２に各制御ポート２１，２２に対して進退自在に取り付けられている。第１弁体３１及び第２弁体３２の先端部には第１弁部３６及び第２弁部３７が形成されているとともに、第１弁体３１及び第２弁体３２の後端には係着部３３，３４が形成されている。この係着部３３，３４は先端平坦部３３ａ，３４ａとこれに続く傾斜部３３ｂ、３４ｂとからなる（図４参照）。これらの、第１弁体３１及び第２弁体３２はそれぞれバネ部材３９，３９により常時に後退方向（各制御ポートを開く方向）へ付勢されている。
【００１８】
作動部材Ａは、直動部材４０と、該直動部材４０の直動により回動する回動部材５０よりなり、前記回動部材５０は前記弁体３１，３２を所定のタイミングで進退させる係合部５５，５６を有する。すなわち、回動部材５０の係合部５５，５６は、図４の部分拡大斜視図からよく理解されるように、前記各弁体３１，３２と係合して進退させその弁部３６，３７が対応する制御ポート２１，２２を全閉する前部平坦部５５ａ，５６ａ、及びその弁部３６，３７が対応する制御ポート２１，２２を開く凹部５５ｂ，５６ｂとからなる。なお、凹部５５ｂ，５６ｂは図示のような傾斜部とすることが好ましい。
【００１９】
直動部材４０は、この例では前記した従来公知の構造と同様に、コイル４２によって作動される磁性体よりなる。コイル４２への非通電時には、直動部材４０を押圧するばね部材４３によって直動部材４０は前進状態にある。これに対して、コイル４２へ通電されたときには、前記ばね部材４３の付勢力に抗して直動部材４０は後退する。符号１５は取付ブロック、１６はケース、１７は固定ブロック、１９は接続ブロックで、４４は通電部、４７は直動部材４０に設けられたばね受け凹部である。
【００２０】
回動部材５０は、図４に図示したように、前筒部５１と後筒部５２からなり、後筒部５２において前記直動部材４０の先端部に連接されている。そして、回動部材５０の後筒部５２には、図からもよく理解されるように、直動部材４０に突設されたピン４８と係合する傾斜状のピン溝５３が形成されていて、直動部材４０の直動によって回動部材５０が回動するようになっている。図の符号４９は直動部材４０の回り止めピンで、取付ブロック１５に形成された直線溝１５Ａ内に摺接するようになっている（図１参照）。
【００２１】
回動部材５０の前筒部５１には、前記した係合部５５，５６を有する。実施例では、図４のように、この係合部５５，５６は前筒部外周に形成された切欠部５７より構成される。この係合部５５，５６は、前記第１弁体３１及び第２弁体３２の後部に形成された係着部３３，３４と係合して、係合部５５，５６の形状に応じて、回動部材５０の回動とともに、前記第１弁体３１及び第２弁体３２を進退させる。すなわち、各弁体３１，３２の係着部３３，３４と前部平坦部５５ａ，５６ａが係合するときには、その弁部３６，３７が対応する制御ポート２１，２２を全閉する。また、各弁体３１，３２の係着部３３，３４と凹部５５ｂ，５６ｂが係合するときには、その弁部３６，３７が対応する制御ポート２１，２２を開く。このように、各弁体３１，３２の係着部３３，３４と回動部材５０の係合部５５，５６とはカム機構を構成する。
【００２２】
従って、請求項２の発明として規定したように、前記回動部材５０の回動時に前記各弁体３１，３２が前記係合部５５，５６の前部平坦部５５ａ，５６ａに同時に係合するように構成すれば、流体の流通切替時に全ての制御ポート２１，２２を全閉することが可能となり、切替時に被制御流体が混在するという問題を解消することができるようになる。
【００２３】
以下、図示の作動とともに説明すると、図１の状態は、コイル４２への非通電時であって、直動部材４０はばね部材４３の付勢力によって前進しており、第１弁体３１は、その係着部３３が前記係合部５５の凹部５５ｂ内に導入されているためバネ部材３９の付勢力で後退しており第１制御ポート２１を開いている。一方、第２弁体３２はその係着部３４と係合部５６の前部平坦部５６ａとが係合した状態であり、第２弁部３７を前進させて第２制御ポート２２を閉じている（なお、図４参照）。
【００２４】
一方コイル４２への通電時には、通電によってコイル４２に磁力が生じて直動部材４０がばね部材４３の付勢力に抗して後退する。これによって、回動部材５０の係合部５５，５６を回動する。そして、図２に示すように、この例では、第１弁体３１の係着部３３は前記係合部５５の凹部５５ｂを経て、係合部５５の前部平坦部５５ａに係合するとともに、第２弁体３２の係着部３４では該係合部５６の前部平坦部５６ａが係合したままである。これによって、第２弁体３２を前進したままで、第１弁体３１を前進し、第１制御ポート２１及び第２制御ポート２２の両方が閉鎖された状態が作出される。
【００２５】
そして、引き続き前記回動部材５０が回動することによって、前記のような両方の制御ポート２１，２２を閉鎖した状態を経て、図３に示すように、第２弁体３２の係着部３４を前部平坦部５６ａとの係着から解除して係合部５６の凹部５６ｂ内に導入し、バネ部材３９の付勢力で後退させて第２制御ポート２２を開く。
【００２６】
図１ないし図３の各制御ポートにおける流体の流通を示すグラフが図５に示される。図のように、第１制御ポート（又は第２制御ポート）が完全に閉じてから第２制御ポート（又は第１制御ポート）が開かれ、共通ポートに対して各ポートの被制御流体が混在して流通することはない。
【００２７】
これに対して、図６のように、一方の制御ポートが閉じ始めると同時に他方のポートを開け始めるという従来一般型の制御も可能である。前記したように、被制御流体の流通方向のみを切り替え、流体の混在が問題とならない場合には、このような制御が切替時間を短縮させる。図６のような制御をするためには、前記回動部材５０の係合部５５，５６の形状を変えればよい。前記したように、各弁体３１，３２（の係着部３３，３４）と回動部材５０の係合部５５，５６とはカム機構を構成するので、これによって、各制御ポートの切替を自由なタイミングでおこなうことができるのである。
【００２８】
また、この発明の多方向弁は、例えば図７の弁室２０Ａを示す平面図のように、３箇所の制御ポート６１，６２，６３を有する場合にも、自由なタイミングで各制御ポートをコントロールすることができる。符号２５Ａは共通ポートである。図示しないが各制御ポート６１，６２，６３に対応して弁体及び回動部材の係合部が設けられる。図８はその制御グラフであって、ここでは、各制御ポート６１を順に完全に閉じた上順次開いていく例が示される。他の制御例も自由に選択できることはいうまでもない。
【００２９】
さらに、図９は弁室２０Ｂに４箇所の制御ポート６５，６６，６７，６８を設けて共通ポート２５Ｂと接続又は遮断する例である。弁体及び回動部材の係合部は４つとなる。図１０の制御グラフでは、制御ポート６５と６７、制御ポート６６と６８とが同時に開閉する例が示される。
【００３０】
なお、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において構成の一部を適宜に変更して実施することができる。実施例では、作動部材がコイルへの通電による磁力によって作動するものを示したが、例えば作動部材がこれに供給される調圧気体によって作動するようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上図示し説明したように、この発明の多方向弁によれば、弁ブロック体に、共通ポート及び被制御流体のための複数の制御ポートを有する弁室が形成され、前記複数の制御ポートには当該ポートを開閉する弁部を有する弁体がそれぞれ配置され、作動部材の作動によって、前記弁体が作動して前記弁部が前記制御ポートを選択的に開閉し前記共通ポートと接続又は遮断するようにした弁であって、前記作動部材は直動部材と該直動部材の直動により回動する回動部材よりなり、前記回動部材は、前記各弁体と係合して進退させその弁部が対応する制御ポートを全閉する前部平坦部及びその弁部が対応する制御ポートを開く凹部とからなる係合部を有するものであるため、被制御流体の各制御ポートの切替を自由なタイミングで行うことができ、多様な用途に使用することができる。
【００３２】
さらに、この発明の多方向弁によれば、回動部材の回動時に前記各弁体が前記係合部の前部平坦部に同時に係合するように構成されているため、それぞれのポートの流体を一旦完全に止めた状態での切替も行うことができ、特に被制御流体が混在しては困る用途のものであっては好適に用いることができる。さらにはそれぞれの制御ポートを独立して開閉することができるものであるため被制御流体の流量調節も確実に行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例に係る三方弁の一側の制御ポートを開いた状態の断面図である。
【図２】切替時における各制御ポートの全閉状態を表す要部の拡大断面図である。
【図３】他側の制御ポートを開く状態を表す要部の拡大断面図である。
【図４】回動部材と弁体の係合状態を表す要部の部分斜視図である。
【図５】各制御ポートにおける流体の流通を示すグラフである。
【図６】他の制御例を表す各制御ポートにおける流体の流通を表すグラフである。
【図７】制御ポートが３箇所の例を示す弁室の配置図である。
【図８】３箇所の各制御ポートにおける流体の切替制御例を表すグラフである。
【図９】制御ポートが４箇所の例を示す弁室の配置図である。
【図１０】４箇所の各制御ポートにおける流体の切替制御例を示すグラフである。
【図１１】従来の三方弁の一実施例を示す断面図である。
【図１２】従来の三方弁の切替時における各制御ポートの全開状態を表す要部の拡大断面図である。
【図１３】従来の各制御ポートにおける流体の流通を示すグラフである。
【符号の説明】
１０  多方向弁
１１  弁ブロック体
２０  弁室
２１，２２  制御ポート
２５  共通ポート
３１，３２  弁体
３５  ダイヤフラム
３６，３７  弁部
４０  直動部材
５０  回動部材
５５，５６  係合部
５５ａ，５６ａ  前部平坦部
５５ｂ，５６ｂ  凹部
Ａ    作動部材
【図１】
2004293771.tif 000003
【図２】
2004293771.tif 000004
【図３】
2004293771.tif 000005
【図４】
2004293771.tif 000006
【図５】
2004293771.tif 000007
【図６】
2004293771.tif 000008
【図７】
2004293771.tif 000009
【図８】
2004293771.tif 000010
【図９】
2004293771.tif 000011
【図１０】
2004293771.tif 000012
【図１１】
2004293771.tif 000013
【図１２】
2004293771.tif 000014
【図１３】
2004293771.tif 000015