(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに連通自在な第１〜第３ポートを有する弁本体と、
固定鉄心、可動鉄心およびコイルを有し、前記弁本体の端部に設けられるソレノイド部と、
前記ソレノイド部と同軸状に配設され、前記コイルに対する励磁作用下に変位して前記第１〜第３ポートの連通状態を切り換える弁体が設けられた弁機構部と、
を備え、
前記弁機構部は、前記可動鉄心の一端部に連結される変位部材と、
前記変位部材を前記弁本体側に向かって押圧する第１ばね部材と、
前記変位部材の軸線と略平行に設けられ、該変位部材に固定されるとともに端部に略半球状の膨出部を有する第１押圧部材と、
前記第１押圧部材と略平行且つ前記変位部材に対して変位自在に設けられ、端部に略半球状の膨出部を有する第２押圧部材と、
中央部が前記弁本体に対して軸部材によって揺動自在に軸支され、一端部側が
前記第１押圧部材の膨出部に係合するとともに他端部側が前記第２押圧部材の膨出部に係合する揺動部材と、
前記第２押圧部材と前記変位部材との間に介装され、前記第２押圧部材を前記揺動部材側に向かって付勢する第２ばね部材と、
前記第１〜第３ポートに臨む前記揺動部材の端面に固着され、略半球状に形成された第１および第２膨出部を有し、該第１膨出部が前記第１ポートに臨む第１着座部に着座自在に設けられるとともに、前記第２膨出部が前記第２ポートに臨む第２着座部に着座自在に設けられ、前記第１膨出部が前記第１着座部に着座又は前記第２膨出部が前記第２着座部に着座することによりそれぞれの第１〜第３ポートの連通状態を切り換えるダイヤフラムと、
を有することを特徴とするバルブ。
【請求項２】
請求項１記載のバルブにおいて、
前記固定鉄心、変位部材および揺動部材は、それぞれ同軸状に設けられることを特徴とするバルブ。
【請求項３】
請求項１記載のバルブにおいて、
前記第１押圧部材および第２押圧部材は、前記変位部材の軸線と略平行に延在し、且つ、前記変位部材の軸線を間にして等間隔離間して配設されることを特徴とするバルブ。
【請求項４】
請求項１記載のバルブにおいて、
前記第２ばね部材は、前記第１ばね部材の略半分のばね力に設定されることを特徴とするバルブ。
【請求項５】
請求項１記載のバルブにおいて、
前記弁本体には、前記可動鉄心および変位部材の変位方向と直交方向に変位自在に設けられ、該可動鉄心を前記第１ばね部材による押圧力に抗して前記弁本体から離間させることにより、前記弁体の弁位置を手動操作によって切換可能な切換手段が設けられることを特徴とするバルブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力流体の流れ方向を制御することが可能なバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、圧力流体の流れ方向を制御するために方向制御弁が使用され、この種の方向制御弁には、例えば、ソレノイドによって弁体を操作する３ポート電磁弁等が含まれる。
【０００３】
この３ポート電磁弁は、圧力流体供給ポート、出力ポートおよび排出ポートからなる３つのポートを有し、前記圧力流体供給ポートおよび出力ポートは、ケーシングの対向する側面部に連通路を介して同軸状にそれぞれ形成され、排出ポートは、前記圧力流体供給ポートと出力ポートとを結ぶ軸線に対して略直交する方向に形成されている。前記圧力流体供給ポートおよび出力ポートの間には、弁体の変位作用下に連通路を開閉する弁体が配設され、前記弁体が着座部から離間して連通路を開成することにより、圧力流体供給ポートと出力ポートとが連通する。
【０００４】
この場合、例えば、ノーマルクローズタイプの電磁弁では、弁体が着座部に着座して弁閉状態にあるとき、出力ポートと排出ポートとが連通し、ソレノイドに対する通電作用下に前記弁体を吸引することにより弁体が着座部から離間して弁開状態となり、圧力流体供給ポートと出力ポートとが連通する。このように、ノーマルクローズタイプの電磁弁では、ソレノイドに対する非通電時における出力ポートおよび排出ポートの連通状態と、ソレノイドに対する通電時における圧力供給ポートおよび出力ポートの連通状態とが切り換えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の従来技術に係る３ポート電磁弁では、相互に対向するように配置された圧力流体供給ポートと出力ポートとの間に弁体を配設するとともに、前記弁体を吸引するソレノイドを配設する必要があるため、前記圧力流体供給ポートと出力ポートとを結ぶ幅方向の寸法を抑制することができないという不具合がある。
【０００６】
本発明は、前記の不具合を考慮してなされたものであり、弁本体の軸線と略直交する幅方向の寸法を抑制して装置全体の小型化および軽量化を図ることが可能なバルブを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、互いに連通自在な第１〜第３ポートを有する弁本体と、
固定鉄心、可動鉄心およびコイルを有し、前記弁本体の端部に設けられるソレノイド部と、
前記ソレノイド部と同軸状に配設され、前記コイルに対する励磁作用下に変位して前記第１〜第３ポートの連通状態を切り換える弁体が設けられた弁機構部と、
を備え、
前記弁機構部は、前記可動鉄心の一端部に連結される変位部材と、
前記変位部材を前記弁本体側に向かって押圧する第１ばね部材と、
前記変位部材の軸線と略平行に設けられ、該変位部材に固定されると共に端部に略半球状の膨出部を有する第１押圧部材と、
前記第１押圧部材と略平行且つ前記変位部材に対して変位自在に設けられ、端部に略半球状の膨出部を有する第２押圧部材と、
中央部が前記弁本体に対して軸部材によって揺動自在に軸支され、一端部側が
前記第１押圧部材の膨出部に係合するとともに他端部側が前記第２押圧部材の膨出部に係合する揺動部材と、
前記第２押圧部材と前記変位部材との間に介装され、前記第２押圧部材を前記揺動部材側に向かって付勢する第２ばね部材と、
前記第１〜第３ポートに臨む前記揺動部材の端面に固着され、略半球状に形成された第１および第２膨出部を有し、該第１膨出部が前記第１ポートに臨む第１着座部に着座自在に設けられるとともに、前記第２膨出部が前記第２ポートに臨む第２着座部に着座自在に設けられ、前記第１膨出部が前記第１着座部に着座又は前記第２膨出部が前記第２着座部に着座することによりそれぞれの第１〜第３ポートの連通状態を切り換えるダイヤフラムと、
を有することを特徴とする。
【０００９】
前記固定鉄心、変位部材および揺動部材を、それぞれ同軸状に設け、また、前記第１押圧部材および第２押圧部材を、変位部材の軸線と略平行に延在し、且つ変位部材の軸線を間にして等間隔離間して配設するとよい。
【００１０】
なお、前記第２ばね部材のばね力を第１ばね部材の略半分に設定し、前記弁本体に、可動鉄心および変位部材の変位方向と直交方向に変位自在に設けられ、該可動鉄心を前記第１ばね部材による押圧力に抗して前記弁本体から離間させることにより、前記弁体の弁位置を手動操作によって切換可能な切換手段を設けると好適である。
【００１１】
本発明によれば、弁本体内にソレノイド部と弁機構部とを同軸状に配設することにより、弁本体の軸線と略直交する幅方向の寸法を抑制して、装置全体の小型化を図ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係るバルブについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１３】
図１において、参照数字１０は本発明の実施の形態に係る三方弁を示す。
【００１４】
この三方弁１０は、有底角筒状に形成されたケーシング１２と、前記ケーシング１２と一体的に連結されるバルブボデイ１４とを有し、前記ケーシング１２およびバルブボデイ１４は弁本体として機能するものである。前記ケーシング１２およびバルブボデイ１４の内部には閉塞された空間部１６が形成され、前記空間部１６には、ソレノイド部１８および弁機構部２０が同軸状に近接配置される。
【００１５】
前記バルブボデイ１４は、図２および図３に示されるように、中央部に断面楕円形状の孔部２２（図５参照）が形成された略直方体状のブロック体２４と前記ブロック体２４の底面部に固定される板体２６とから構成され、前記ブロック体２４と板体２６との連結部位によりダイヤフラム２８の端縁部が挟持される。前記ダイヤフラム２８は、図４に示されるように、略中央部に形成された平坦な薄肉部３０と、所定間隔離間して形成された半球状の第１膨出部３２ａおよび第２膨出部３２ｂとを有し、前記一組の第１および第２膨出部３２ａ、３２ｂは、板体２６に形成された第１着座部３４ａおよび第２着座部３４ｂにそれぞれ着座するように設けられている。前記第１および第２着座部３４ａ、３４ｂの間は略平坦面に形成され、前記ダイヤフラム２８と板体２６との間で室３６が形成される。
【００１６】
なお、前記第１および第２着座部３４ａ、３４ｂは、図４に示されるように、下方側（矢印Ｂ方向）に向かって徐々に縮径するテーパ面によって形成されているが、前記テーパ面に代替して平坦面としてもよい。
【００１７】
前記板体２６の底面部には、ケーシング１２の軸線方向に沿って突出する円筒状の第１突起部３８ａ、第２突起部３８ｂおよび第３突起部３８ｃが形成され、前記第１〜第３突起部３８ａ〜３８ｃには、室３６に連通する貫通孔を介して第１〜第３ポート４０ａ〜４０ｃがそれぞれ並設される。なお、前記ダイヤフラム２８は、例えば、シリコンゴム、ＥＰＤＭ（ethylene-propylene-diene terpolymer ）等によって形成すると好適である。
【００１８】
ソレノイド部１８は、図１に示されるように、ケーシング１２の内部に設けられた保持部材４２と、前記保持部材４２の上面部に固定された略円柱状の固定鉄心４４と、前記固定鉄心４４に外嵌され、枠体４６を介してコイルが複数巻回された電磁コイル４８と、前記固定鉄心４４の軸線方向に沿った一端部に対して所定のクリアランスが設けられ、枠体４６に形成された孔部に沿って変位自在に設けられた可動鉄心５０とを有する。なお、前記電磁コイル４８は、図示しない電源に接続されるリード線５２を介して通電され、前記リード線５２と電磁コイル４８との間には回路基板５４が配設される。
【００１９】
弁機構部２０は、図２および図３に示されるように、連結部材５６を介して前記可動鉄心５０の一端部に同軸状に連結され、該可動鉄心５０と一体的に断面楕円形状の孔部２２に沿って変位する変位部材５８と、前記連結部材５６と受部材６０との間に係着され、弾発力の作用下に前記変位部材５８を図１中の下方側（矢印Ｂ方向）に向かって付勢する第１ばね部材６２とを有する。
【００２０】
前記変位部材５８には、所定間隔離間し軸線方向に沿って延在する一組の異径の孔部６４ａ、６４ｂが形成され、一方の小径な孔部６４ａには略円柱状の第１押圧部材６６ａが嵌挿され、他方の大径な孔部６４ｂには、間隙を介して略円柱状の第２押圧部材６６ｂが遊嵌される。前記第１押圧部材６６ａおよび第２押圧部材６６ｂのそれぞれの軸線は、可動鉄心５０および変位部材５８の軸線に対して略平行に且つ等距離だけ離間するように設けられている。また、変位部材５８の孔部６４ａ、６４ｂから突出する第１および第２押圧部材６６ａ、６６ｂの一端部には、略半球状の膨出部が形成されている。
【００２１】
前記第２押圧部材６６ｂの外周面と孔部６４ｂの壁面との間には間隙が形成され、前記間隙には第２押圧部材６６ｂを図１中の下方側（矢印Ｂ方向）に向かって押圧する第２ばね部材６８が配設される。なお、前記第２ばね部材６８の弾発力（ばね力）は、第１ばね部材６２の約２分の１に設定されている。
【００２２】
前記変位部材５８の下方側には、ブロック体２４に軸支された軸部材７０を支点として所定角度だけ揺動変位する揺動部材７２が配設され、前記軸部材７０は平板状に形成された揺動部材７２の略中央部に軸着される。前記揺動部材７２の略平坦な上面部には、所定間隔離間して第１押圧部材６６ａおよび第２押圧部材６６ｂの膨出部が点接触するように設けられ、前記揺動部材７２の底面部には、弁体として機能するダイヤフラム２８が固着されている。
【００２３】
この場合、図２に示されるように、第１押圧部材６６ａの押圧作用下に、軸部材７０を支点として揺動部材７２が左下がりに傾斜して第１膨出部３２ａが第１着座部３４ａに着座することにより、第１ポート４０ａが閉塞され且つ第２ポート４０ｂと第３ポート４０ｃとが連通状態となる。また、図３に示されるように、第２押圧部材６６ｂの押圧作用下に、軸部材７０を支点として揺動部材７２が右下がりに傾斜して第２膨出部３２ｂが第２着座部３４ｂに着座することにより、第３ポート４０ｃが閉塞され且つ第１ポート４０ａと第２ポート４０ｂとが連通状態となる。このように、揺動部材７２の揺動作用下に、第２ポート４０ｂおよび第３ポート４０ｃの連通状態と第１ポート４０ａおよび第２ポート４０ｂの連通状態とが相互に切り換えられる。
【００２４】
本実施の形態に係る三方弁１０は基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００２５】
例えば、図示しないチューブを第１突起部３８ａに装着して第１ポート４０ａと図示しない洗浄液供給源とを連通接続し、図示しないチューブを第３突起部３８ｃに装着して第３ポート４０ｃと図示しない液体供給源とを連通し、また、図示しないチューブを第２突起部３８ｂに装着して第２ポート４０ｂと図示しない流体機器とを連通接続しておく。
【００２６】
なお、電磁コイル４８に対する非通電時には、図１に示されるように、固定鉄心４４と可動鉄心５０とが離間してその間に所定のクリアランスが形成され、揺動部材７２が左下がりに傾斜することにより、第１膨出部３２ａが第１着座部３４ａに着座して第１ポート４０ａが閉塞され且つ第２ポート４０ｂと第３ポート４０ｃとが連通状態にある。以下、この状態を初期状態として説明する。
【００２７】
図２に示される初期状態では、図示しない液体が第３ポート４０ｃから供給され、室３６を経由して第２ポート４０ｂから排出されて、図示しない流体機器に液体が供給された状態にあるものとする。
【００２８】
そこで、図示しない電源を付勢して電磁コイル４８に電流を流すことにより前記電磁コイル４８が励磁され、前記電磁コイル４８の励磁作用下に発生する吸引力によって可動鉄心５０が固定鉄心４４側（矢印Ａ方向）に吸引される。従って、変位部材５８は、第１ばね部材６２の弾発力に抗して可動鉄心５０と一体的に上方（矢印Ａ方向）に向かって所定間隔変位することにより、第１押圧部材６６ａによって揺動部材７２の一端側を押圧する力が減少するとともに、第２押圧部材６６ｂに係着された第２ばね部材６８によって揺動部材７２の他端側を押圧する力が増大する。
【００２９】
その際、揺動部材７２は、軸部材７０を支点として左下がりに傾斜した状態から右下がりに傾斜した状態に揺動変位し、第２膨出部３２ｂが第２着座部３４ｂに着座して第３ポート４０ｃが閉塞され且つ第１ポート４０ａと第２ポート４０ｂとが連通した状態となる。従って、液体を供給する第１ポート４０ａが遮断され、第１ポート４０ａを介して供給された洗浄液が室３６および第２ポート４０ｂを介して流体機器に導入される。
【００３０】
次に、洗浄液の供給を停止して液体を流体機器に導入する動作について説明する。
【００３１】
電磁コイル４８に対する通電を遮断することにより可動鉄心５０に対する吸引力が消滅し、前記可動鉄心５０および変位部材５８は、第１ばね部材６２の弾発力によって下方側（矢印Ｂ方向）に向かって変位する。この場合、第１ばね部材６２の弾発力によって可動鉄心５０および変位部材５８を矢印Ｂ方向に向かって押圧する力は、変位部材５８に設けられた第１押圧部材６６ａおよび第２押圧部材６６ｂにそれぞれ略均等に分割されて付与され、第１押圧部材６６ａによって揺動部材７２の一端側を押圧する力が第２押圧部材６６ｂに係着された第２ばね部材６８の弾発力に打ち勝つことにより、軸部材７０を中心として揺動部材７２が所定角度だけ揺動変位し初期状態に復帰する。
【００３２】
本実施の形態では、第１〜第３ポート４０ａ〜４０ｃをバルブボデイ１４の幅狭な一側面に並設し、可動鉄心５０、変位部材５８および揺動部材７２を同軸状に配設することにより、幅方向の寸法を抑制して装置全体の小型化を図ることができる。
【００３３】
また、固定鉄心４４および可動鉄心５０等を除く他の構成要素を樹脂製材料によって形成することにより、装置全体の軽量化を図ることができる。
【００３４】
さらに、ダイヤフラム２８に略半球状の第１および第２膨出部３２ａ、３２ｂを形成し、前記第１および第２膨出部３２ａ、３２ｂを第１および第２着座部３４ａ、３４ｂにそれぞれ着座させることにより、シール性を向上させて確実にシールすることができる。
【００３５】
さらにまた、第１着座部３４ａおよび第２着座部３４ｂをテーパ面によって形成し、あるいは略平坦面によって形成することにより、着座部に近接する部位に液だまりが発生することを阻止することができる。
【００３６】
次に、本発明の他の実施の形態に係る三方弁８０を図６〜図９に示す。
【００３７】
他の実施の形態に係る三方弁８０では、軸線と略直交する方向に延在するレバー８２を設け、前記レバー８２を手動によって押圧することにより、揺動部材７２を揺動変位させて弁位置を切り換えることができる点に特徴がある。
【００３８】
すなわち、ばね部材８４の弾発力に抗してレバー８２を手動によって押圧することにより、ピン８６に係合する長孔８８を介してレバー８２が矢印Ｃ方向に変位する。その際、前記レバー８２の傾斜面９０によって突起部９２が上方に向かって押圧され、突起部９２と一体的に形成された変位部材５８ａが上方（矢印Ａ方向）に向かって変位することにより、揺動部材７２が揺動変位して弁位置が切り換えられる。
【００３９】
このように、他の実施の形態に係る三方弁８０では、マニュアル操作によって弁位置を切り換えることができるため、停電等によって電磁コイル４８に対する電流が遮断されたとき、あるいはメンテナンス作業を遂行するときに格別に利便性を有するという利点がある。
【００４０】
なお、その他の作用効果は、前記実施の形態と同一であるため、その詳細な説明を省略する。
【００４１】
加えて、本実施の形態では、三方弁１０、８０を用いて説明しているがこれに限定されるものではなく、種々のバルブに適用することができることは勿論である。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００４３】
すなわち、直方体状に形成された弁本体の幅狭な一側面に第１〜第３ポートを並設するとともに、前記弁本体内にソレノイド部と弁機構部とを同軸状に配設することにより、弁本体の軸線と略直交する幅方向の寸法を抑制して、装置全体の小型・軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る三方弁の軸線方向に沿った縦断面図である。
【図２】前記三方弁の初期状態を示す部分拡大断面図である。
【図３】前記初期状態から弁位置が切り換わった状態を示す部分拡大断面図である。
【図４】ダイヤフラムの構造を示す部分拡大図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ線に沿った横断面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態に係る三方弁の一部省略側面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った縦断面図である。
【図８】図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った横断面図である。
【符号の説明】
１０、８０…三方弁              １２…ケーシング
１４…バルブボデイ              １６…空間部
１８…ソレノイド部              ２０…弁機構部
２４…ブロック体                ２６…板体
２８…ダイヤフラム              ３２ａ、３２ｂ…膨出部
３４ａ、３４ｂ…着座部          ３６…室
３８ａ〜３８ｃ、９２…突起部    ４０ａ〜４０ｃ…ポート
４４…固定鉄心                  ４８…電磁コイル
５０…可動鉄心                  ５８…変位部材
６２、６８、８４…ばね部材      ６６ａ、６６ｂ…押圧部材
７０…軸部材                    ７２…揺動部材
８２…レバー                    ９０…傾斜面
【図１】
0004247566.tif 000002
【図２】
0004247566.tif 000003
【図３】
0004247566.tif 000004
【図４】
0004247566.tif 000005
【図５】
0004247566.tif 000006
【図６】
0004247566.tif 000007
【図７】
0004247566.tif 000008
【図８】
0004247566.tif 000009