(57)【要約】  【課題】簡易な構成で弁の開閉を柔軟に制御することのできる弁駆動ユニットを提供する。  【解決手段】本実施形態に係る弁駆動ユニット１０は、弁組立体８０に取り付けられて、当該弁組立体８０から突出した弁駆動軸６５を回転駆動させることで、弁５０を開閉するための弁駆動ユニット１０において、ユニットベース１１と、前記ユニットベース１１に設置されるモータ２１と、前記弁駆動軸６５が嵌挿され、前記モータ２１の出力を前記弁駆動軸６５に伝達するためのギア２４と、を備え、前記弁組立体８０に対して着脱自在に構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁組立体に取り付けられて、当該弁組立体から突出した弁駆動軸を回転駆動させることで、弁を開閉するための弁駆動ユニットにおいて、
ユニットベースと、
前記ユニットベースに設置されるモータと、
前記弁駆動軸が嵌挿され、前記モータの出力を前記弁駆動軸に伝達するためのギアと、を備え、
前記弁組立体に対して着脱自在に構成されていることを特徴とする弁駆動ユニット。
【請求項２】
前記モータ及び前記ギアは、前記ユニットベースにおいて、前記弁組立体の取り付け側とは反対側に設置されており、
前記ユニットベースの前記弁組立体と対向する面には、前記弁駆動軸を挿通するための貫通穴と、前記貫通穴の周囲に形成される引掛突起部とが設けられ、
前記引掛突起部は、前記弁組立体側の受け部に差し込まれた状態で前記ユニットベースを前記弁駆動軸周りに回転させることで、前記受け部と掛合することを特徴とする請求項１記載の弁駆動ユニット。
【請求項３】
前記ユニットベースの前記弁組立体と対向する面には、ロック部材がさらに設けられ、
前記ロック部材は、前記引掛突起部が前記受け部と掛合した状態で、前記ユニットベースの前記弁駆動軸周りの回転を阻止することを特徴とする請求項２記載の弁駆動ユニット。
【請求項４】
前記ユニットベースにおいて、前記弁組立体の取り付け側とは反対側には、前記貫通穴の周囲に環状突起部が形成され、
前記ギアには、前記弁駆動軸の嵌挿穴の同心円上に環状溝が形成され、
前記ギアは、前記環状溝を前記環状突起部と嵌合させることにより、前記貫通穴を水密に保持することを特徴とする請求項２又は３記載の弁駆動ユニット。
【請求項５】
外部の配線と接続するための外部コネクターを有する、前記モータに電力を供給するための配線と、
前記弁組立体の取り付け側とは反対側から、前記ユニットベースに被装されると共に、前記外部コネクターの端子部分を外部に露出させた状態で保持するカバーと、をさらに備え、
前記カバーは、前記外部コネクターの上方を覆う形状に形成され、前記外部コネクターに対して防滴構造になっていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の弁駆動ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路の開閉や切り替えに用いられる弁の開閉を行うための弁駆動ユニットに関し、特に弁駆動軸の回転により弁の開閉を行う弁駆動ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から流路の開閉や切り替えのために多数の弁が供給されており、弁箱内で弁体としてのピストンを上下動させて弁の開閉を行う構成が広く知られている。ところで、本出願人は、複数の弁を積み重ねて組み合わせることで、多様な処理フローに対応することのできる流体処理装置を下記特許文献１に開示している。
【０００３】
特許文献１においては、弁を多数積層して各弁の開閉を制御することで、多様な処理フローに対応しているが、各弁の開閉は、各弁に対応するカムを同一軸上に並べたカム軸を回転駆動させることにより行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−６０１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示されているように単一のカム軸で多数の弁を開閉する場合には、一つのカム軸に対して大きな弁開閉トルクが発生し、モータ負荷が大きくなると共に、カム軸の撓みが発生したりする場合もある。このため、駆動力の大きなモータや大きなカム軸が必要になってしまい、装置の大型化や高コストにつながってしまう。
【０００６】
また、単一のカム軸で多数の弁を開閉する場合には、各弁の細かな開閉制御が困難であり、一度決めた開閉制御のタイミングを途中で変更するのも困難である。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で弁の開閉を柔軟に制御することのできる弁駆動ユニット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】
上記課題を解決するために、本発明に係る弁駆動ユニットは、弁組立体に取り付けられて、当該弁組立体から突出した弁駆動軸を回転駆動させることで、弁を開閉するための弁駆動ユニットにおいて、ユニットベースと、ユニットベースに設置されるモータと、弁駆動軸が嵌挿され、モータの出力を弁駆動軸に伝達するためのギアと、を備え、弁組立体に対して着脱自在に構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る弁駆動ユニットによれば、弁組立体に取り付けられて、当該弁組立体から突出した弁駆動軸を回転駆動させることで、弁を開閉するための弁駆動ユニットにおいて、簡易な構成で弁の開閉を柔軟に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本実施形態に係る弁駆動ユニットを弁に取り付けた状態を示す縦断面図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る弁駆動ユニットの構成部材を展開した展開斜視図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る弁の構成部材を展開した展開斜視図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る弁駆動ユニットの弁側の正面図である。
【図５】図５は、本実施形態に係る弁駆動ユニットの弁側の側方斜視図である。
【図６】図６は、本実施形態に係るユニット受け部材の正面図である。
【図７】図７は、本実施形態に係るユニット受け部材の上方斜視図である。
【図８】図８は、本実施形態の変形例に係る手動ハンドルの構成部材を展開した展開斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る弁駆動ユニットについて説明する。まず、図１、図２、図４及び図５を参照しながら、弁駆動ユニット１０の構成について説明する。図１は、本実施形態に弁駆動ユニットを弁に取り付けた状態を示す縦断面図である。図２は、本実施形態に係る弁駆動ユニットの構成部材を展開した展開斜視図である。
【００１２】
図４は、本実施形態に係る弁駆動ユニットの弁側の正面図である。図５は、本実施形態に係る弁駆動ユニットの弁側の側方斜視図である。本実施形態では、弁駆動ユニット１０を、図３に示す構造の弁５０の構成部材である弁組立体に取り付ける場合を例に挙げて説明する。
【００１３】
図２に示すように、弁駆動ユニット１０は、ユニットベース１１、ロック部材１５、ユニットカバー２０、モータ２１、マイクロスイッチ基板２２、モータギア２３、減速ギア２４、ワイヤハーネス２５、コネクターパネル３０、ミニクランプ３１を備えている。
【００１４】
ユニットベース１１は、弁駆動ユニット１０を構成する部材が取り付けられる基板となる略円盤状の部材であり、各部材をネジで取り付けるためのネジ穴が複数形成されている。また、モータ２１、ギア２３，２４等の主要部材は、ユニットベース１１において、弁５０とは反対側（以下、こちらを表面側とする）に設置される。
【００１５】
ユニットベース１１の表面側には、減速ギア２４と嵌合する、環状に突出した環状突起部１３が形成されている。また、図４及び図５に示すように、ユニットベース１１には、弁５０の弁駆動軸（クランクシャフト）６５を通すための貫通穴１２が形成されている。
【００１６】
また、ユニットベース１１の裏面側（弁側）の貫通穴１２の周囲には、ユニットベース１１を弁５０に取り付けるための引掛突起部１４Ａ，１４Ｂが１８０°間隔で二つ形成されている。引掛突起部１４Ａ，１４Ｂの先端は、内側（軸側）に屈曲しており、この屈曲部分が後述する弁５０側の固定部に引っ掛けられる。
【００１７】
ロック部材１５は、フック１６、ロックレバー１７、ゴムストッパー１８を備え、ユニットベース１１の裏面側に、ゴムストッパー１８、ロックレバー１７、フック１６の順に重ねられて取り付けられており、フック１６をユニットベース１１に対してネジ留めすることで、両者間にロックレバー１７及びゴムストッパー１８を挟んでいる。
【００１８】
図１及び図２に示すように、フック１６は、断面が逆Ｌ字形となっており、上部がユニットベース１１側に９０°屈曲している。ロックレバー１７は、板バネとして機能し、図中上下に延在する金属製単板を途中で弁５０側に９０°、上方に９０°と二度屈曲させた構造となっている。ゴムストッパー１８は、断面が逆Ｌ字形となっており、上部が弁５０側に９０°屈曲している。
【００１９】
また、ロックレバー１７は、水平延在部がフック１６の屈曲部の上面に載った状態で、フック１６の屈曲部先端によりゴムストッパー１８に対して押しつけられた状態で設置されている。そして、この初期状態から、ロックレバー１７の上端をゴムストッパー１８の弾性反発力に抗わせて弁５０側（図１において右側）に押すことで、ロックレバー１７の下端部をユニットベース１１側へ移動させることができる。
【００２０】
また、ロックレバー１７の上端を押すのを止めれば、ゴムストッパー１８の弾性力により、ロックレバー１７の下端部が元の初期位置に戻り、ロックレバー１７は上述した初期状態となる。このような構成を有するロック部材１５は、弁駆動ユニット１０が弁５０に取り付けられた状態で、ロックレバー１７の下端部が弁５０側の凹部（ロック受け部８１）に嵌め込まれることで、ユニットベース１１がクランクシャフト６５周りに回転するのを阻止するように機能する。
【００２１】
ユニットカバー２０は、略円筒形状のカバーであり、ユニットベース１１の外縁部に形成されたネジ溝にねじ込まれることで、ユニットベース１１の表面側に設置された部材を覆って固定される。ここで、後述するように、ワイヤハーネス２５の外部コネクター２６は、ユニットカバー２０の表面に露出することになるが、ユニットカバー２０の先端側の下部に窪んだ凹部２０Ａが形成されている。よって、この凹部２０Ａにおいて外部コネクター２６の端子部分を露出させることで、外部コネクター２６の上方がユニットカバー２０によって覆われる防滴構造となる。
【００２２】
このようにユニットカバー２０により外部コネクター２６の上方を覆って、ユニットカバー２０を外部コネクター２６に対する防滴構造とすることで、弁５０表面に付着した水滴の落下により外部コネクター２６が濡れて漏電してしまうといったことを防止できる。
【００２３】
モータ２１は、弁駆動ユニット１０内に一つ設置されており、本実施形態では、一つの駆動源（モータ２１）で一つの弁５０の開閉駆動を行う。このように、駆動源と弁とを１対１で設置することで、駆動源のＯＮ／ＯＦＦで弁の開閉を実現でき、複数弁の開閉を簡単な制御で実現でき、複数の弁の細かな開閉制御を容易に実現することができる。
【００２４】
マイクロスイッチ基板２２は、減速ギア２４の回転を検知することで弁５０の開閉を検知するための部材であり、マイクロスイッチが二つ搭載されている。この二つのマイクロスイッチにより後述する減速ギア２４のテーパ部２４Ａの端部の段差２４Ｂを１８０°毎に検知することで、弁５０の開と閉を検知することができる。
【００２５】
モータギア２３は、モータ２１の出力軸に固定されるギアであり、モータ２１の回転出力を減速ギア２４へ伝達する。減速ギア２４は、モータギア２３よりも大径であり、回転速度を減速させてトルクを増しながら、モータギア２３の出力をクランクシャフト６５へと伝達する。
【００２６】
減速ギア２４の表面側（マイクロスイッチ基板２２側）の周辺部には、上述したマイクロスイッチによる回転検出のために、軸方向の厚みが変化するテーパ部２４Ａが形成されており、テーパ部２４Ａの端部には、マイクロスイッチにより検知される段差２４Ｂが一箇所形成されている。
【００２７】
減速ギア２４の裏面側（弁５０側）には、クランクシャフト６５を嵌挿させて固定されるための軸受穴２４Ｄが中心に形成されると共に、軸受穴２４Ｄの周囲に上記ユニットベース１１の環状突起部１３が嵌挿される環状溝２４Ｃが形成されている。
【００２８】
また、図１に示すように、減速ギア２４は、環状溝２４Ｃの内側がユニットベース１１の貫通穴１２に密着して嵌っている。このような減速ギア２４とユニットベース１１との密着により、貫通穴１２は水密構造となっており、弁５０側で水漏れや水滴等が発生しても、弁駆動ユニット１０内には、水が浸入しない防水構造となっている。
【００２９】
ワイヤハーネス２５は、モータ２１に電力を供給して駆動を制御したり、マイクロスイッチ基板２２の出力を外部の制御装置に送ったりするための配線であり、外部の配線と接続するための外部コネクター２６、マイクロスイッチ基板２２に接続されるコネクター２７、モータ２１に接続されるコネクター２８を備えている。
【００３０】
外部コネクター２６は、上述したように、コネクターパネル３０により、凹部２０Ａにおいてユニットカバー２０に固定され、その端子部分が外部に露出している。ミニクランプ３１は、ユニットベース１１の表面側に固定され、ワイヤハーネス２５の配線をまとめるのに使用される。
【００３１】
続いて、図１、図３、図６及び図７を参照しながら、弁５０の構成について説明する。図３は、本実施形態に係る弁の構成部材を展開した展開斜視図である。図６は、本実施形態に係るユニット受け部材の正面図であり、図７は、本実施形態に係るユニット受け部材の上方斜視図である。
【００３２】
図３に示すように、弁５０は、弁組立体としての弁箱５１、ピストン（弁体）６０、クランクシャフト６５、コネクティングロッド７０、ユニット受け部材８０を備えており、ピストン６０の上下動により弁５０の開閉が行われる。
【００３３】
弁箱５１は、内側に位置する内筒５２と、これを取り囲む外筒５３とを有しており、内筒５２の内側に内側流路５６が形成され、内筒５２と外筒５３との間の中空部に外側流路５７が形成されている。内筒５２の上端は外筒５３よりも低くなっており、この内筒５２が存在しない部分で内側流路５６と外側流路５７とがつながっている。
【００３４】
また、弁箱５１の側面には、弁駆動軸であるクランクシャフト６５を貫通させて外部に突出させるための、内筒５２及び外筒５３を貫通する軸挿通穴５５，５５が両側に形成されている。一方の軸挿通穴５５は、Ｏリング５８を介して閉鎖用のプラグ８８が挿入され、穴が閉鎖されている。
【００３５】
ピストン６０は、略円筒形状であり、内筒５２の内側に上下動可能に嵌め込まれている。ピストン６０が内筒５２よりも上方に上昇した場合には、内側流路５６と外側流路５７が遮断され、ピストン６０が下降した場合には、内側流路５６と外側流路５７とがつながるように構成されており、ピストン６０が上下動することで、弁５０の開閉が行われる。
【００３６】
ピストン６０は、クランクシャフト６５に設けられたクランクアーム６７にコネクティングロッド７０を介して接続されている。ピストン６０は、ボールキャップ６３及びキャップカバー６４を備えており、コネクティングロッド７０上端の球状部がこれらに保持されることで、ピストン６０とコネクティングロッド７０とが接続される。
【００３７】
また、コネクティングロッド７０下端のボールコンロッド７２に対してクランクアーム６７の内側先端がＣ形止め輪７３で回転自在に保持されることで、コネクティングロッド７０とクランクシャフト６５が接続されている。このような構成により、クランクシャフト６５の回転に伴い、ピストン６５は内筒５２に沿って動かされる。
【００３８】
ユニット受け部材８０は、弁駆動ユニット１０を弁５０に対して取り付けるための部材であり、弁箱５１の外側面の軸挿通穴５５の部分にＯリング５８を介して取り付けられる。図６及び図７に示すように、ユニット受け部材８０には、ロック受け部８１、貫通穴８２，８３、凹部８４、軸挿通穴８５が形成されている。
【００３９】
ロック受け部８１は、ユニット受け部材８０の上部に形成された窪みであり、この窪みに上述したロック部材１５のロックレバー１７の下端部が嵌って固定されることで、ロック部材１５の回転阻止機能が発揮される。軸挿通穴８５は、クランクシャフト６５が通される穴であり、上述した弁箱５１の軸挿通穴５５と同軸に形成されている。なお、クランクシャフト６５のユニット受け部材８０の外側にはＥ形止め輪６６が設置され、クランクシャフト６５が弁箱５１側に移動しないように構成されている。
【００４０】
貫通穴８２，８３は、上述したユニットベース１１の引掛突起部１４Ａ，１４Ｂを通して引っ掛けるための受け部となる穴であり、１８０°間隔で上下に二箇所形成されている。また、貫通穴８２，８３においては、軸回転方向の半分（時計回り上流側）に穴径の大きな挿抜部８２Ａ，８３Ａが形成され、残りの半分（時計回り下流側）に穴径の小さな固定部８２Ｂ，８３Ｂが形成されている。
【００４１】
弁駆動ユニット１０を取り付ける際には、引掛突起部１４Ａを挿抜部８２Ａにおいて、引掛突起部１４Ｂを挿抜部８３Ａにおいて、それぞれ貫通穴８２，８３内に差し込んでから、ユニットベース１１を時計回りに３０°程度回転させることで、引掛突起部１４Ａ，１４Ｂ先端の屈曲部分が固定部８２Ｂ，８３Ｂの裏面に引っ掛けられ、ユニットベース１１が抜けないように装着される。
【００４２】
なお、ユニットベース１１を時計回りに３０°回転させたときに、一緒にロックレバー１７の下端部がロック受け部８１に嵌ることになる。また、弁駆動ユニット１０を取り外す際には、ロックレバー１７の上端を弁５０側に押すことで、ロックレバー１７の下端部をロック受け部８１から出すことができるので、この状態でユニットベース１１を反時計回りに回転させれば、弁駆動ユニット１０を取り外すことができる。
【００４３】
このユニット受け部材８０は、凹部８４において弁箱５１に対してネジ止めされる。このとき、軸挿通穴８５の部分にはＯリング５８が挟まれており、弁箱５１の軸挿通穴５５からの液漏れが防止される。
【００４４】
ここで、図１に示す仕切プレート９１，９２は、弁箱５１を上下に接続するためのプレートであり、複数の仕切プレート９１，９２の中から適宜仕切プレートを選択しながら弁箱５１同士を順次組み合わせることで、所望の処理フローの弁を構成することが可能となる。
【００４５】
以上、本実施形態に係る弁駆動ユニット１０及び弁５０の構成について詳細に説明したが、本実施形態によれば、一つの弁５０に対して単体で取り付けられる弁駆動ユニット１０が専用の駆動源としてのモータ２１を備えており、モータ２１のＯＮ／ＯＦＦにより独立して弁５０の開閉を制御することができる。よって、弁５０が複数組み合わされる場合でもあっても、複数の弁の細かな開閉制御を容易に実現することができ、複数の弁に共通のカム軸も不要となる。
【００４６】
また、本実施形態においては、弁駆動ユニット１０の弁駆動軸（クランクシャフト）６５を通す貫通穴１２が水密構造となっており、弁５０側で水滴や水漏れ等が発生しても弁駆動ユニット１０内への水の浸入を防止することができる。
【００４７】
また、本実施形態に係る弁駆動ユニット１０は、ワンタッチで簡単に弁５０に対して着脱可能であるため、弁駆動ユニット１０が故障した場合でも容易に交換可能である。
【００４８】
続いて、本実施形態の変形例について、図８を参照しながら説明する。図８は、本変形例に係る手動ハンドルの構成部材を展開した展開斜視図である。上述したように、本実施形態に係る弁駆動ユニット１０は弁に対して着脱自在であるため、本変形例では、弁駆動ユニットの代わりに手動ハンドルにより弁駆動軸を駆動させる場合について説明する。
【００４９】
図８に示すように、手動ハンドル１００は、ハンドル本体１０１、ナット１０４、平ワッシャー１０５、スプリングワッシャー１０６を備えており、ハンドル本体１０１の軸挿通穴１０２にクランクシャフト６５の先端を通して固定することで、クランクシャフト６５に対して固定することができる。
【００５０】
手動ハンドル１００を取り付けてから、ハンドル本体１０１をクランクシャフト６５の軸周りに回転させることで、弁５０の開閉を行うことができる。ここで、図１等に示すように、弁５０は、クランクシャフト６５が一回転すると、ピストン６０が上下に一往復するように構成されており、クランクシャフト６５を１８０°回す毎に弁５０が開閉するようになっている。よって、弁５０の開閉を行う際には、ハンドル本体１０１を１８０°ずつ回転させれば良い。
【００５１】
このように、弁駆動ユニット１０を着脱自在に構成している本実施形態によれば、弁駆動ユニット１０が故障した等の非常時には、弁駆動ユニット１０を取り外して手動ハンドル１００を取り付けることで、手軽に弁５０の開閉を行うことで緊急対応を行うことができる。
【００５２】
以上、変形例を含めて、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の実施形態は上述した形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、弁駆動ユニットを、弁を構成する弁組立体としてのユニット受け部材に取り付けているが、弁箱等、弁を構成する他の弁組立体に適宜取り付けることができるのは言うまでもない。
【００５３】
また、上記実施形態では、弁を構成する弁組立体であるユニット受け部材に弁駆動ユニットを取り付けるように構成したが、弁箱等、ユニット受け部材以外の弁組立体に取り付けるように構成していても良い。
【符号の説明】
【００５４】
１０        弁駆動ユニット
１１        ユニットベース
１２        貫通穴
１４        引掛突起部
１５        ロック部材
１６        フック
１７        ロックレバー
１８        ゴムストッパー
２０        ユニットカバー
２１        モータ
２２        マイクロスイッチ基板
２３        モータギア
２４        減速ギア
２５        ワイヤハーネス
３０        コネクターパネル
３１        ミニクランプ
５０        弁
５１        弁箱
６０        ピストン
６５        クランクシャフト
７０        コネクティングロッド
８０        ユニット受け部材
８１        ロック受け部
８２，８３  貫通穴
９０，９１  仕切プレート
１００      手動ハンドル
【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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【図８】
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