JP2014005884A - 流体制御ユニット、流体制御集積ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】圧力損失の少なく、かつ、小型で大流量の流体を流すこと。
【解決手段】
第１分岐流路１５と第１連通流路１３の間に弁体収納室１４が形成された弁本体１１と、弁体収納室内１４に切換弁第１制御バルブ２０と、を有する流体制御ユニット１０である。また、弁体収納室１４は中空逆円錐形状であり、切換弁２０は逆円錐形状である。さらに、切換弁２０には第１分岐流路１５と第１連通流路１３を遮断するシール部材２２を有し、シール部材２２は上方向のシールをする上方シール部２２１、下方向のシールをする下方シール部２２２、横方向のシールをする側方シール部２２３を有する。さらに、側方シール部２２３は、上方シール部２２１と下方シール部２２２を連結し、シール部材２２は上方シール部２２１から下方シール部２２２に向かってテーパ形状である流体制御ユニット１０とする。
【選択図】 図２

Description

第１流路と第２流路の間に弁体収納室が形成された弁本体と、前記弁体収納室内に切換弁と、を有する流体制御ユニット及び流体制御集積ユニットに関するものである。

従来、第１流路と第２流路とを連通又は非連通状態にする切換弁として、図１７に示すニードル弁及び図１８に示すボール弁がある。

図１７に示すニードル弁５００は、第１流路５１１から第２流路５１２へ流れる流体の流量を調整する弁である。ニードル弁５００のハンドル５０１を回転させ一体に形成されたニードル軸５０２を回転させると、ニードル軸５０２が回転し図示しないネジに沿って軸方向に移動する。
開弁時には、ニードル軸５０２を回転させ、ニードル軸５０２の先端部５０３がオリフィス孔５１３と離間する方向に移動する。それにより、図１７に示すように、オリフィス孔５１３と先端部５０３の間に隙間が形成され、第１流路５１１と第２流路５１２が連通状態となる。
他方、閉弁時には、ニードル軸５０２を反対に回転させ、ニードル軸５０２のテーパ形状の先端部５０３がオリフィス孔５１３と当接させる方向に移動させる。それにより、先端部５０３とオリフィス孔５１３が当接した状態となるため、第１流路５１１と第２流路５１２が非連通状態となる。

図１８に示すボール弁６００は、第１流路６１１から第２流路６１２へ流れる流体の流量を調整する弁である。ボール弁６００のハンドル６０１を回転させるとボール部６０２が回転する。ボール部６０２には連通孔６０５が形成され、ボール部６０２の一曲面部には開口部６０４が形成されている。
開弁時には、図１８に示すように、ボール部６０２の開口部６０４と第１流路６１１が連通状態になる。
他方、閉弁時には、ボール部６０２を回転させボール面６０３を弁座６１３に当接させる。それにより、ボール面６０３と弁座６１３が当接した状態となるため、第１流路６１１と第２流路６１２が非連通状態となる。

特許文献として上述したニードル弁及びボール弁とは異なるが、以下に示すような特許公報に掲載されたニードル弁及びボール弁がある。

特開２００８−８２４９３号公報 特開２０１０−１９６４号公報

しかし、図１７に示すニードル弁５００は、圧力損失が大きく流量を流そうとするとニードル弁５００が大きくなる問題があった。また、ニードル弁５００は、流量調整後に外観で弁の開度が分からない問題がある。さらに、ニードル弁５００は、一時停止時につまみを多く回す必要があるため操作性が悪い問題がある。
また、図１８に示すボール弁６００は、流量調整後にレバーに触ると位置が変わり調整のやり直しとなる点で問題となる。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、小型で圧力損失の少ない大流量の流量制御ユニット及び流体制御集積ユニットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る流体制御ユニット及び流体制御集積ユニットは、以下の構成を有する。
（１）第１流路と第２流路の間に弁体収納室が形成された弁本体と、前記弁体収納室内に切換弁と、を有する流体制御ユニットにおいて、前記弁体収納室は中空逆円錐形状であること、前記切換弁は逆円錐形状であること、前記切換弁には前記第１流路と前記第２流路を遮断するシール部材を有すること、前記シール部材は上方向のシールをする上方シール部、下方向のシールをする下方シール部、横方向のシールをする側方シール部を有すること、前記側方シール部は、前記上方シール部と前記下方シール部を連結していること、前記シール部材は前記上方シール部から前記下方シール部に向かってテーパ形状であること、を特徴とするものである。

それにより、圧力損失が小さくなり、小型で、かつ、大流量の制御が可能な流体制御ユニットとすることができる。すなわち、切換弁を逆円錐形状とし、弁体収納室を中空逆円錐形状とすることにより、切換弁を回転させることで第１流路と第２流路を連通した状態にすることができる。そのため、ボール弁を使用した場合と同様に圧力損失を小さくすることができる。
さらに、シール部材は切換弁に沿った逆円錐形状と同様のテーパ形状となるため、切換弁と弁体収納室の間の隙間を確実にシールすることができる。

（２）（１）に記載する流体制御ユニットにおいて、前記切換弁を回転させることにより前記第１流路と前記第２流路が連通すること、を特徴とするものである。

それにより、外部から切換弁の開度を認識することができるため作業者の作業効率を向上させることができる。すなわち、外部から切換弁の開度を認識することができないとすると、作業者は切換弁の開度をいちいち確認することが必要となり面倒である。そこで、外部から切換弁の開度を認識することができれば作業効率を向上させることができる。

（３）（２）に記載する流体制御ユニットにおいて、前記切換弁を９０度回転させること、を特徴とするものである。

それにより、操作性が向上することができる。すわなち、切換弁を９０度回転させることで、全開又は全閉の作業を容易にすることができるため、操作動作を小さくすることができ操作性を向上させることができる。

（４）（１）乃至（３）に記載するいずれか一つの流体制御ユニットにおいて、前記切換弁に係合凸部が形成されていること、前記切換弁の係合凸部に対向する部分に対係合凸部が形成されていること、前記係合凸部と前記対係合凸部は前記第１流路と前記第２流路が非連通状態にあるときに係合状態となること、前記係合凸部と前記対係合凸部は前記第１流路と前記第２流路が連通状態にあるときに非係合状態となること、を特徴とするものである。

それにより、切換弁が閉弁状態にあるときに、切換弁に取り付けられたシール部材が弁体収納室に押圧され、シール力が増し漏れを防止することができる。すなわち、切換弁が閉弁状態にあるとき切換弁に形成された係合凸部と対係合凸部が係合状態となることで、切換弁は弁体収納室側に押圧される。切換弁が弁体収納室側に押圧されることで、シール部材が弁体収納室に押圧される。その押圧力により、シール部材の弁体収納室に対するシール力を増すことができる。したがって、閉弁したとき本来流れるべきではない第１流路から第２流路へ流れる流体の漏れを防止することができる。

（５）（１）乃至（４）に記載するいずれか一つの流体制御ユニットにおいて、前記切換弁はハンドルと連結した手動弁であること、前記手動弁は前記ハンドルの回転軸に対してＵ字形状の貫通孔が形成されていること、前記貫通孔に前記ハンドルを固定する固定ネジが挿入されること、を特徴とするものである。

それにより、ハンドルが固定ネジにより固定されるためハンドルに触っても切換弁の開度が変化せず流量が変化することがない。
さらに、貫通孔が形成されていることによりハンドルを９０度回転することで開弁及び閉弁を確実に行うことができるようになる。すなわち、ハンドルは固定ネジを介して貫通孔によりガイドされるため９０度の回転しかできない。したがって、ハンドルを９０度回転させるという小さい動作で確実に開弁及び閉弁をすることができる。

（６）（５）に記載する流体制御ユニットにおいて、前記貫通孔が外部で目視できる位置に形成されていること、を特徴とするものである。

それにより、操作者が貫通孔の固定位置を目視により確認することができるため、ハンドルの固定及び許容範囲以上の無理な力を加えなくなる。
また、固定ネジの貫通孔の位置により開弁状態か閉弁状態にあるのかを確認することができる。

（７）（１）乃至（６）に記載する流体制御ユニットを複数個有すること、を特徴とするものである。

それにより、圧力損失が小さくなり、小型で、かつ、大流量の制御が可能な流体制御集積ユニットとすることができる。すなわち、切換弁を逆円錐形状とし、弁体収納室を中空逆円錐形状とすることにより、切換弁を回転させることで第１流路と第２流路を連通した状態にすることができる。そのため、ボール弁を使用した場合と同様に圧力損失を小さくすることができる。
さらに、シール部材は切換弁に沿った逆円錐形状と同様のテーパ形状となるため、切換弁と弁体収納室の間の隙間を確実にシールすることができる。

本発明によれば、小型大流量の流体制御ユニット及び流体制御集積ユニットを提供することができる。

本実施形態に係る流体制御ユニットの上面図である。 本実施形態に係る図１に示す流体制御ユニットのＡＡ断面図である。 本実施形態に係る弁体及びシール部材の正面図である。 本実施形態に係る図３に示す弁体及びシール部材のＰＰ断面図である。 本実施形態に係る弁体及びシール部材の下面図である。 本実施形態に係る第１制御バルブの全開状態の上面図である。 本実施形態に係る図６に示す第１制御バルブのＢＢ断面図である。 本実施形態に係る図７に示す第１制御バルブのＣＣ断面図である。 本実施形態に係る第１制御バルブの中間状態の上面図である。 本実施形態に係る図９に示す第１制御バルブのＤＤ断面図である。 本実施形態に係る図１０に示す第１制御バルブのＥＥ断面図である。 本実施形態に係る第１制御バルブの全閉状態の上面図である。 本実施形態に係る図１２に示す第１制御バルブのＦＦ断面図である。 本実施形態に係る図１３に示す第１制御バルブのＧＧ断面図である。 本実施形態に係る弁体及びシール部材に対してスペーサを装着する前の断面図である。 本実施形態に係る流体制御集積ユニットの上面図である。 従来技術に係るニードル弁の断面図である。 従来技術に係るボール弁の断面図である。

次に、本発明に係る流体制御ユニット及び流体制御集積ユニットの一実施の形態について図面を参照して説明する。

＜流体制御集積ユニットの全体構成＞
図１６に流体制御集積ユニット１の上面図を示す。
流体制御集積ユニット１は、複数の流体制御ユニット１０の両端に第１及び第２入出力ユニット３，４を配置して集積し、外部のワークに供給する第１流体と第２流体を制御するものである。流体制御ユニット１０は、ワークに接続される系統に対応する数だけ備えられている。本実施形態では、５個の流体制御ユニット１０を備える。説明の便宜上、図１６には、図中左側から順に流体制御ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅと記載する。なお、説明上区別する必要がない場合には、付記したアルファベットＡ〜Ｅを省略し、流体制御ユニット１０という。

流体制御集積ユニット１は、流体制御ユニット１０Ａ〜１０Ｅと第１及び第２入出力ユニット３，４を互いに面接触させ、第２入出力ユニット４と流体制御ユニット１０Ａ〜１０Ｅに貫き通した複数本の締結部材で固定することにより、流体制御ユニット１０Ａ〜１０Ｅと第１及び第２入出力ユニット３、４が一体に連結されている。

流体制御集積ユニット１は、第１共通流路５と第２共通流路６がユニット集積方向（図１６の図中左右方向）に沿って真っすぐ独立して形成され、貫通している。流体制御集積ユニット１の両端側には、第１ポート９１と第２ポート９２と第３ポート９３と第４ポート９４が開口している。第１ポート９１と第３ポート９３は、第１共通流路５の両端開口部に同軸上に設けられている。第２ポート９２と第４ポート９４は、第２共通流路６の両端開口部に同軸上に設けられている。そのため、流体制御集積ユニット１は、第１乃至第４ポート９１〜９４の何れを入力ポートと出力ポートにしても、第１及び第２共通流路５，６を流れる流体の流れ方向に沿って流体を入出力することができ、流体の抜け効率が良い流路構造になっている。

流体制御集積ユニット１は、第１乃至第４ポート９１、９２、９３、９４毎に第１乃至第４二方弁９５、９６、９７、９８が設けられ、第１乃至第４ポート９１〜９４に入出力する流体を個別に制御できるようになっている。

流体制御集積ユニット１は、第１共通流路５から５本の第１分岐流路１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅが分岐している。流体制御集積ユニット１は、第１制御バルブ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅにより、第１共通流路５と第１分岐流路１５Ａ〜１５Ｅとの連通状態を個別に切り換えられるようになっている。

また、流体制御集積ユニット１は、第２共通流路６から５本の第２分岐流路１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄ，１９Ｅが分岐している。流体制御集積ユニット１は、第２制御バルブ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅにより、第２共通流路６と第２分岐流路１９Ａ〜１９Ｅとの連通状態を個別に切り換えられるようになっている。

流量センサ５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅは、第１分岐流路１５Ａ〜１５Ｅにそれぞれ接続するように、流体制御集積ユニット１に取り付けられている。流量センサ５０Ａ〜５０Ｅは、第１分岐流路１５Ａ〜１５Ｅへ流入する流体の流量を測定するように、配置されている。流量センサ５０Ａ〜５０Ｅは、配線５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃ，５６Ｄ，５６Ｅが外部装置（図示せず）にそれぞれ電気的に接続され、流体測定値を送信する。

＜流体制御ユニットの構成＞
図１に流体制御ユニット１０の上面図を示す。図２に図１に示す流体制御ユニット１０のＡＡ断面図を示す。図３に第１弁体２１及びシール部材２２の正面図を示す。図４に図３に示す第１弁体２１及びシール部材２２のＰＰ断面図を示す。図５に第１弁体２１及びシール部材２２の下面図を示す。図６に第１制御バルブ２０の全開状態の上面図を示す。図７に図６に示す第１制御バルブのＢＢ断面図を示す。図８に図７に示す第１制御バルブのＣＣ断面図を示す。図９に第１制御バルブ２０の中間状態の上面図を示す。図１０に図９に示す第１制御バルブのＤＤ断面図を示す。図１１に図１０に示す第１制御バルブのＥＥ断面図を示す。図１２に第１制御バルブの全閉状態の上面図を示す。図１３に図１２に示す第１制御バルブ２０のＦＦ断面図を示す。図１４に図１３に示す第１制御バルブのＧＧ断面図を示す。図１５に第１弁体２１及びシール部材２２に対してスペーサ２４を装着する前の断面図を示す。

流体制御ユニット１０は、図２に示すように、第１制御バルブ２０と第２制御バルブ３０と流量センサ５０が一列に並んだ状態で、弁本体１１に取り付けられている。

図２に示すように流体制御ユニット１０の弁本体１１には、第１共通流路５の一部を構成する第１直線流路１２と、第２共通流路６の一部を構成する第２直線流路１６が、ユニット集積方向（図２を手前から奥側へ貫く方向）に沿って貫通して形成されている。第１直線流路１２は、第１連通流路１３と第１弁体収納室１４を介して第１分岐流路１５に連通している。一方、第２直線流路１６は、第２連通流路１７と第２弁体収納室１８を介して第２分岐流路１９に連通している。

図２に示すように、第１弁体収納室１４と第１連通流路１３は、弁本体１１のバルブ取付面（図２中の上面）から同軸心上に形成されている。第１弁体収納室１４と第１連通流路１３は、第１直線流路１２に対して直交する方向に形成されている。第１連通流路１３は、第１共通流路５に合流又は分流される流体が流れるため、流路内径寸法が第１直線流路１２の流路内径寸法より小さく設定されている。第１弁体収納室１４は、略中空逆円錐形状に形成されている。第１弁体収納室１４は図２中の上面から第１弁体収納室底面１４Ｂにかけて先細りのテーパ形状となっている。また、第１弁体収納室底面１４Ｂは円形状であり、その中心には第１弁体収納室底面１４Ｂの径よりも小さい、円筒形状の第１連通流路１３が連通している。第１弁体収納室１４は、内径寸法が第１連通流路１３より大きく設定され、第１制御バルブ２０の第１弁体２１を回転可能に収納できるようにされている。第１分岐流路１５は、第１直線流路１２よりバルブ取付面側にずれた位置から、第１直線流路１２に対して直交する方向に形成され、第１弁体収納室１４の内壁に開口している。

なお、図２に示すように、第２弁体収納室１８と第２連通流路１７と第２分岐流路１９は、第１弁体収納室１４と第１連通流路１３と第１分岐流路１５と同様に形成されている。

ここで、第１及び第２弁体収納室１４、１８と第１及び第２連通流路１３、１７は、軸線が第１及び第２直線流路１２、１６の軸線より内側に寄るように、弁本体１１に設けられている。つまり、弁本体１１は、第１及び第２直線流路１２、１６の軸線より内側に、第１及び第２制御バルブ２０、３０が取り付けられている。そのため、弁本体１１は、バルブ取付面の第１及び第２制御バルブ２０、３０より外側のスペースが、第１及び第２制御バルブ２０、３０を第１及び第２直線流路１２、１６の軸線上に配置する場合よりも広い。

第１及び第２制御バルブ２０、３０は、ハンドル２３、３３を回転させることにより、第１及び第２弁体２１、３１を第１及び第２弁体収納室１４、１８内で回転させ、連通孔２１ａ、３１ａを介して第１及び第２直線流路１２、１６を第１及び第２分岐流路１５、１９に連通させるように、弁本体１１に取り付けられている。

図２に示す、第１及び第２制御バルブ２０、３０は、連通孔２１ａ、３１ａの形状を除いて、ハンドル２３、３３と第１及び第２弁体２１、３１とカバー２５、３５とシール部材２２、３２が、図１６に示す第１及び第２二方弁９５、９６内に構成されているハンドル９５１、９６１と図示しない弁体、スペーサ、カバー、シール部材等と同様に構成されている。
連通孔２１ａ、３１ａは、下方の第１及び第２連通流路１３、１７と側方の第１及び第２分岐流路１５、１９をそれぞれ導通させるために、第１及び第２弁体２１、３１の図中下面と外周面に開口する断面Ｌ字状に形成されている。

・弁体について説明を行う。
図３に示すように、第１弁体２１にはシール嵌合溝２１３が形成され、シール嵌合溝２１３にシール部材２２が嵌合されることにより、一体となっている。第１弁体２１は、図３中上方にハンドル２３と係合するハンドル係合部２１１が形成されている。第１弁体２１は、図３中下方に弁体部２１２が形成されている。弁体部２１２は、第１弁体収納室１４と同様の略逆円錐形状であり、逆円錐形状の先端部２１２ａは平坦な面となっている。略逆円錐形状とは、弁体部２１２のうち図３上方の平坦面である上面２１２ｂから図３下方の先端部２１２ａに対して先細りのテーパ形状であることをいう。また、上面２１２ｂ及び先端部２１２ａはともに円状であり、上面２１２ｂの方が先端部２１２ａの円の直径が大きい。また、上面２１２ｂと先端部２１２ａは平行の位置関係にある。

図３及び図４に示すように、弁体部２１２には凹形状のシール嵌合溝２１３が形成されている。図４に示すようにシール嵌合溝２１３は、弁体部２１２から一段窪んだ形状であるため、同様に上面２１２ｂ方向から先端部２１２ａ方向にかけて先細りの略逆円錐形状となる。

図４に示すように、弁体部２１２の中心には中空円筒形状の連通孔２１ａが形成されている。また、図１５に示すように、連通孔２１ａを形成する周壁２１５の一部に開口部２１４が形成され、開口部２１４と連通孔２１ａは連通している。また、図３に示すように開口部２１４は正面から見た場合、第１弁体２１の側面に対してコの字形状に形成されている。
図８に示すように、開口部２１４は、断面円形状の周壁２１５に対して約半分程度の切欠き面として開口している。
開口部２１４は、コの字形状に形成され、断面円形状の周壁２１５に対して約半分程度の切欠き面として開口していることにより、大流量の流体を連通孔２１ａに流すことができる。

図７及び図１３に示すように第１弁体２１の上面２１２ｂには、スペーサ側凸部２１７（請求項中の「係合凸部」。以下同じ。）が形成されている。図１３に示すように、スペーサ側凸部２１７は、閉弁時にスペーサ２４に形成された弁体側凸部２４４（請求項中の「対係合凸部」。以下同じ。）と重なる位置に形成されている。閉弁時にはスペーサ側凸部２１７と弁体側凸部２４４が係合するため、第１弁体２１が第１弁体収納室１４側に押圧される。

・ハンドルについて説明を行う。
図２に示す、ハンドル２３は第１弁体２１を動かすための部材である。ハンドル２３はハンドル部２３１と固定部２３２を有する。
図２に示すように、ハンドル２３の固定部２３２に対して垂直方向に凸形状であるハンドル部２３１が形成されている。図１に示すように、ハンドル部２３１は上方から見たときに、中心は略円筒形状の中心部２３１Ａが形成されている。図７に示すように、中心部２３１Ａの中心にはハンドル係合部２１１が挿入される挿入孔２３１ＡＮが形成されている。

図１に示すように、中心部２３１Ａの両端は略直方体形状の端部２３１Ｂ、２３１Ｃが形成されている。端部のうち一方の端部２３１Ｃは先端部に２つの突起が形成され、先端部に三角印が記載されている。端部２３１Ｂと端部２３１Ｃとに違いを持たせておくことにより、図６に示すように、端部２３１Ｃを第１分岐流路１５側に向けた時に流体が流れることが容易に理解できる。それにより、作業者が外部から一目で確認をすることができるため作業性が向上する。
また、中心部２３１Ａと端部２３１Ｂ、２３１Ｃは一体に形成されている。端部２３１Ｂ、２３１Ｃが略直方体形状であることにより、作業者はハンドル部２３１を把持しやすい。

図１に示すように、固定部２３２は円形状である。固定部２３２には、中心部２３１Ａの回転軸に対してＵ字形状の貫通孔２３２Ａが形成されている。図６に示すように、開弁状態にあるときに貫通孔２３２Ａのうち固定ネジ２３３と接触する部分が端部２３２ＡＫである。固定ネジ２３３と端部２３２ＡＫが接触する開弁状態のときにも、図８に示すように、開口部２１４が第１分岐流路１５側に対して直交する位置ではなく、開口部２１４が第１分岐流路１５に対して斜めを向いた形となる。開口部２１４が第１分岐流路１５側に対して直交しない状態であっても、連通孔２１ａに対して流体が大量に流れるためである。

他方、図１２に示すように、閉弁状態にあるときに貫通孔２３２Ａのうち固定ネジ２３３と接触する部分が端部２３２ＡＨである。固定ネジ２３３と端部２３２ＡＨは接触する閉弁状態のときにも、図１４に示すように、開口部２１４が第１分岐流路１５に対して完全に背を向けた状態ではなく斜めを向いた形となる。開口部２１４が第１分岐流路１５に対して完全に背を向けた状態でなくても、第１分岐流路１５と連通孔２１ａは非連通状態となり流体の流れを止めることができるためである。
貫通孔２３２Ａの溝が端部２３２ＡＫから端部２３２ＡＨまでの長さの溝であることで、ハンドル部２３１を９０度回転させただけで開閉を行うことができる。すなわち、貫通孔２３２Ａが端部２３２ＡＫから端部２３２ＡＨまでの溝であることにより、作業者が無駄にハンドル部２３１を回転させることがなく９０度回転させるだけとなる。そのため、作業者は確実に９０度回転させるだけで開閉を行うようにすることができる。

貫通孔２３２Ａには、図１に示すように固定ネジ２３３が形成されている。貫通孔２３２Ａに対して固定ネジ２３３が形成されていることにより、固定ネジ２３３の螺合状態によりハンドル２３をカバー２５に対して固定状態、非固定状態とすることができる。
また、図１に示すように固定部２３２のうち貫通孔２３２Ａの中心部２３１Ａに対して対抗する位置に、Ｕ字形状の操作表示部２３２Ｂが形成されている。操作表示部２３２Ｂには開閉を意味する記載がされていることにより、ハンドル２３の操作方向が外観上から理解することができる。

図２に示すように、固定部２３２には、カバー２５と係合する係合凹部２３２Ｃが形成されている。係合凹部２３２Ｃは外周方向の側面部に凹部が形成されている。カバー２５の係合孔２５１と係合凹部２３２Ｃが係合する。係合孔２５１と係合凹部２３２Ｃは摺動可能に係合しているため、ハンドル２３を回転させることができる。

・カバーについて説明を行う。
図１に示すカバー２５は、第１弁体２１、ハンドル２３、スペーサ２４等を弁本体１１に対して固定するための部材である。図２に示すように、カバー２５には、円形状でカバー２５を貫通する係合孔２５１が形成されている。係合孔２５１には、ハンドル２３の固定部２３２の係合凹部２３２Ｃが係合する。
また、図１に示すようにカバー２５には、ハンドル２３を囲むようにブロック固定ネジ２６が形成されている。カバー２５のうち、ブロック固定ネジ２６が形成される部分には、図示しない貫通孔が形成されている。
さらに、図７に示すカバー２５の下面２５Ｂには、係合凹部２５２が形成されている。

・スペーサについて説明を行う。
図２及び図１５に示すスペーサ２４は、ハンドル２３と第１弁体２１のスペースを埋めるための部材である。図１５に示すように、スペーサ２４は円板形状であり、その中心には貫通孔である弁体挿通孔２４１が形成されている。スペーサ２４の上面２４Ａ側には円周状に当接凸部２４２が形成されている。また、当接凸部２４２の一部には、他の当接凸部２４２からさらに突出した突出部２４３が形成されている。突出部２４３は、図７に示すカバー２５の係合凹部２５２と係合し、スペーサ２４とカバー２５は固定される。

図７、図１３及び図１５に示すようにスペーサ２４の下面２４Ｂには、弁体側凸部２４４が形成されている。図１３に示すように、弁体側凸部２４４は、閉弁時に第１弁体２１に形成されたスペーサ側凸部２１７と重なる位置に形成されている。

・シール部材について説明を行う。
図３に示すシール部材２２は、流体の液漏れを防止するための部材である。図３及び図５に示すように、弁体部２１２の上方を円環状にシールする上方シール部２２１と、下方を円環状にシールする下方シール部２２２を有する。図５に示すように、上方シール部２２１の径は、下方シール部２２２の径よりも大きく形成されている。図３乃至図５に示すように、上方シール部２２１と下方シール部２２２を連結する側方シール部２２３が形成されている。上方シール部２２１と下方シール部２２２は平行の位置に形成され、側方シール部２２３は上方シール部２２１及び下方シール部２２２に対して垂直に連結するように形成されている。なお、図３に示す正面図においてシール部材２２は、エの字形状とされているが、背面から見た場合も同様にエの字形状となる。

図８に示すように、シール部材２２のうち側方シール部２２３は、周壁２１５と開口部２１４の境界部に設けられている。周壁２１５と開口部２１４の境界部に設けられていることにより、図８に示す開弁状態においては、開口部２１４から周壁２１５側へ流体が漏れて流れることがない。また、反対に、図１４に示す閉弁状態においては周壁２１５から開口部２１４側へ流体が漏れて流れることがない。

・流量センサについて説明を行う。
図２に示すように、流量センサ５０は、第１分岐流路１５に流入する流体の流量を計測できるように、弁本体１１に取り付けられている。流量センサ５０は、流量を計測する流量計測ブロック５２と、制御基板を内蔵する基板ブロック５３を、一体に設けたものである。流量センサ５０は、図１に示すように、幅が弁本体１１の幅以下である。一方、流量センサ５０は、図２に示すように、流量計測ブロック５２が、基板ブロック５３より小さく、基板ブロック５３の中央に配置されている。流量センサ５０は、基板ブロック５３と流量計測ブロック５２との段差部分に継手５４が取り付けられている。

このような流量センサ５０は、基板ブロック５３の配線５６が第１制御バルブ２０と反対向きに取出されている。流量センサ５０は、基板ブロック５３を弁本体１１のバルブ取付面上に部分的に重ね、流量計測ブロック５２を弁本体１１に固定される。流量センサ５０の固定は、流量計測ブロック５２の長手方向に固定ボルト（図示せず）を挿通し、その固定ボルト（図示せず）を弁本体１１に形成された雌ネジ孔（図示せず）に締めこむことにより行われる。

＜流体制御ユニットの作用効果＞
流体制御集積ユニット１は、流体制御ユニット１０Ａ〜１０Ｅの集合体である。そのため、図２に示す流体制御ユニット１０の作用効果について説明することで、流体制御集積ユニット１の全体の説明を割愛する。流体制御集積ユニット１の流体の流れ等に関しては従来と変わるところがないため説明を割愛する。また、流体制御ユニット１０Ａ〜１０Ｅは同様の構成を有するため、図１乃至図１４に示す共通する流体制御ユニット１０を説明することにより他の流体制御ユニット１０Ａ〜１０Ｅに関しての説明を割愛する。

図２に示す、第１分岐流路１５から第１直線流路１２へと流体の流れの関係を、第１制御バルブ２０を用いて説明する。なお、反対に第１直線流路１２から第１分岐流路１５へと流体が流れる場合も同様に考えられる。
また、以下では第１制御バルブ２０の説明を行うが、第２制御バルブ３０も同様の構成を有し同様の作用効果を奏することから、第１制御バルブ２０の説明を行うことにより第２制御バルブ３０の説明を割愛する。

（第１制御バルブが開弁状態）
図６に示すように、ハンドル２３の端部２３１Ｃが第１分岐流路１５方向に向いている場合に、図７及び図８に示すように、第１分岐流路１５から流れる流体は開口部２１４から連通孔２１ａに流入し、第１連通流路１３、第１直線流路１２に流入する。

ハンドル２３が図６の状態にあるとき、図８に示すように第１弁体収納室１４内では、第１弁体２１の開口部２１４が第１分岐流路１５側を向いている。具体的には、図８に示すように、第１分岐流路１５の中心軸Ｊ１から開口部２１４の中心Ｋ１までの角度α１が４５度の開きとなっている。最大開弁状態の角度α１が４５度に設定されているのは、角度α１が４５度であっても角度α１が中心軸Ｊ１と中心Ｋ１が重なる角度０度とほとんど変わらない流量が得られるためである。また、角度α１が０度である場合には、作業者はさらに４５度回転させる必要がある。したがって、作業者の動作を小さくするために角度α１を４５度としている。

図８に示すように角度α１に位置するときに、図６に示すハンドル２３の貫通孔２３２Ａのうち端部２３２ＡＫが固定ネジ２３３と接触した状態にある。ハンドル２３を全開に回した場合にも、貫通孔２３２Ａが形成されていることにより、開口部２１４の開口する角度は角度α１の４５度以下にはならない。よって、貫通孔２３２Ａが形成されているため作業者の動作を小さくすることができる。

また、開弁状態を維持する場合には、固定ネジ２３３をハンドル２３に対してきつく締めることでハンドル２３を固定する。それにより、作業者がハンドル２３に誤って触れてしまった場合でもハンドル２３が動くことがなく開弁状態を維持することができる。

図７に示すように、開口部２１４の上方はシール部材２２の上方シール部２２１により開口部２１４から上方向へ流れる流体はシールされる。同様に開口部２１４の下方はシール部材２２の下方シール部２２２により開口部２１４から下方向へ流れる流体はシールされる。
また、図８に示すように、開口部２１４の側方はシール部材２２の側方シール部２２３により開口部２１４から周壁２１５側方向へ流れる流体はシールされる。
そのため、開口部２１４を流れる流体は開口部２１４から漏れることなく、連通孔２１ａに流入することができる。

（第１制御バルブが中間状態）
図９に示すように、ハンドル２３の端部２３１Ｃを４５度回転させた中間位置にある場合に、第１制御バルブ２０は中間状態にあり、閉弁状態にはない。そのため、図１１に示すように、第１分岐流路１５の流体は開口部２１４、連通孔２１ａへ流入し第１直線流路１２へと流体は流れる。

ハンドル２３が図９の状態にあるとき、図１１に示すように第１弁体収納室１４内では、第１弁体２１の開口部２１４が第１分岐流路１５に対して横を向いている。具体的には、図１１に示すように、第１分岐流路１５の中心軸Ｊ１から開口部２１４の中心Ｋ１までの角度α２が９０度の開きとなっている。

角度α２が９０度であるときには、開口部２１４は半分開いた状態となる。そのため、全開状態である角度α１の時と比較して第１分岐流路１５から連通孔２１ａに流れる流体の流量は少なくなる。

（第１制御バルブが閉弁状態）
図１２に示すようにハンドル２３の端部２３１Ｃが第１分岐流路１５の流路上と直角方向に向いている場合に、第１分岐流路１５から連通孔２１ａに流れる流体は全て周壁２１５により防がれる。そのため、図１４に示すように、第１分岐流路１５から連通孔２１ａに対して流体が流れることがない。

ハンドル２３が図１２の状態にあるとき、図１４に示すように第１弁体収納室１４内では、第１弁体２１の開口部２１４が第１分岐流路１５側と反対側を向いている。具体的には、図１４に示すように、第１分岐流路１５の中心軸Ｊ１から開口部２１４の中心Ｋ１までの角度α３が１３５度の開きとなっている。最大閉弁状態の角度α３が１３５度に設定されているのは、角度α３が１３５度であっても角度α３が中心軸Ｊ１と中心Ｋ１が直線状に位置する角度１８０度と同じシール性を有し第１分岐流路１５から連通孔２１ａに流体が流入しないためである。また、角度α３が１８０度である場合には、作業者はさらに４５度回転させる必要がある。作業者の動作を小さくするために角度α３を１３５度としている。

作業者は、開弁状態の角度α１の４５度から閉弁状態の角度α３の１３５度までハンドル２３を回転させることで開弁及び閉弁の作業をすることができる。すなわち、角度α３から角度α１の差である９０度回転させることで開弁及び閉弁の作業をすることができる。したがって、９０度の回転で第１制御バルブ２０を開弁及び閉弁に容易にすることができるため、操作動作を小さくすることができ操作性を向上させることができる。

図１４に示すように角度α３に位置するときに、図１２に示すハンドル２３の貫通孔２３２Ａのうち端部２３２ＡＨが固定ネジ２３３と接触した状態にある。ハンドル２３を全開に回した場合にも、貫通孔２３２Ａが形成されていることにより、開口部２１４の開口する角度は角度α３の１３５度以上にはならない。よって、貫通孔２３２Ａが形成されているため作業者の動作を小さくすることができる。

また、閉弁状態を維持する場合には、固定ネジ２３３をハンドル２３に対してきつく締めることでハンドル２３を固定する。それにより、作業者がハンドル２３に誤って触れてしまった場合でもハンドル２３が動くことがなく閉弁状態を維持することができる。

図１３に示すように、開口部２１４の上方はシール部材２２の上方シール部２２１により開口部２１４から上方向へ流れる流体はシールされる。同様に開口部２１４の下方はシール部材２２の下方シール部２２２により開口部２１４から下方向へ流れる流体はシールされる。
また、図１４に示すように、周壁２１５の側方はシール部材２２の側方シール部２２３により側方向の流れはシールされる。
そのため、第１分岐流路１５から連通孔２１ａに流れる、流体は全て周壁２１５により防がれる。したがって、第１分岐流路１５から連通孔２１ａに対して流体が流れることがない。

図１３に示すように、第１制御バルブ２０が閉弁状態にあるとき、第１弁体２１の上面２１２ｂのスペーサ側凸部２１７と、スペーサ２４に形成された弁体側凸部２４４とが重なり係合した状態となる。スペーサ側凸部２１７がスペーサ２４の弁体側凸部２４４と係合することにより、第１弁体２１は、第１弁体収納室１４側に押圧される。第１弁体２１が押圧されることにより、第１弁体２１の周壁に形成されているシール部材２２も第１弁体収納室１４に押圧される。シール部材２２は弾性部材であるため、第１弁体収納室１４に押圧されることによりシール部材２２は弾性変形しシール力が向上する。したがって、閉弁状態において、第１弁体２１の上面２１２ｂのスペーサ側凸部２１７と、スペーサ２４に形成された弁体側凸部２４４とが重なり係合した状態となることによりシール力を向上させることができる。

以上詳細に説明したように、上記流体制御ユニット１０及び流体制御集積ユニット１は以下の効果を有する。
（１）第１弁体収納室１４は中空逆円錐形状であり、第１制御バルブ２０は逆円錐形状である。また、第１制御バルブ２０には第１分岐流路１５と第１連通流路１３を遮断するシール部材２２を有し、シール部材２２は上方向のシールをする上方シール部２２１、下方向のシールをする下方シール部２２２、横方向のシールをする側方シール部２２３を有する。さらに、側方シール部２２３は、上方シール部２２１と下方シール部２２２を連結しており、シール部材２２は上方シール部２２１から下方シール部２２２に向かってテーパ形状である。
それにより、圧力損失が小さくなり、小型で、かつ、大流量の制御が可能な流体制御ユニット１０とすることができる。すなわち、第１制御バルブ２０を逆円錐形状とし、第１弁体収納室１４を中空逆円錐形状とすることにより、第１制御バルブ２０を回転させることで第１分岐流路１５と第１連通流路１３を連通した状態にすることができる。そのため、ボール弁を使用した場合と同様に圧力損失を小さくすることができる。
さらに、シール部材２２は第１制御バルブ２０の第１弁体２１に沿った逆円錐形状と同様のテーパ形状となるため、第１弁体２１と第１弁体収納室１４の間の隙間を確実にシールすることができる。

（２）（１）に記載する流体制御ユニット１０において、第１制御バルブ２０を回転させることにより第１分岐流路１５と第１連通流路１３が連通する。
それにより、外部から第１制御バルブ２０の開度を認識することができるため作業者の作業効率を向上させることができる。すなわち、外部から第１制御バルブ２０の開度を認識することができないとすると、作業者は第１制御バルブ２０の開度をいちいち確認することが必要となり面倒である。そこで、外部から第１制御バルブ２０の開度を認識することができれば作業効率を向上させることができる。

（３）（２）に記載する流体制御ユニット１０において、第１制御バルブ２０を９０度回転させることにより、開弁及び閉弁をおこなうことができる。
それにより、操作性が向上することができる。すわなち、第１制御バルブ２０を９０度回転させることで、全開又は全閉の作業を容易にすることができるため、操作動作を小さくすることができ操作性を向上させることができる。

（４）（１）乃至（３）に記載するいずれか一つの流体制御ユニット１０において、第１制御バルブ２０にスペーサ側係合凸部２１７が形成され、第１制御バルブ２０のスペーサ側係合凸部２１７に対向する部分に弁体側係合凸部２４４が形成されている。スペーサ係合凸部２１７と弁体側係合凸部２４４が第１分岐流路１５と第１連通流路１３が非連通状態にあるときに係合状態となり、連通状態にあるときに非係合状態となる。
それにより、第１制御バルブ２０が閉弁状態にあるときに、第１制御バルブ２０に取り付けられたシール部材２２が弁体収納室１４に押圧され、シール力が増し漏れを防止することができる。すなわち、第１制御バルブ２０が閉弁状態にあるときスペーサ側係合凸部２１７と弁体側係合凸部２４４が係合状態となることで、第１制御バルブ２０は弁体収納室１４側に押圧される。第１制御バルブ２０弁が弁体収納室１４側に押圧されることで、シール部材２２が弁体収納室１４に押圧される。その押圧力により、シール部材２２の弁体収納室１４に対するシール力を増すことができる。したがって、閉弁したとき本来流れるべきではない第１分岐流路１５から第１連通流路１３へ流れる流体の漏れを防止することができる。

（５）（１）乃至（４）に記載するいずれか一つの流体制御ユニット１０において、第１制御バルブ２０はハンドル２３と連結した手動弁である。ハンドル２３の回転軸に対してＵ字形状の貫通孔２３２Ａが形成され、固定する固定ネジ２３３が挿入される。
それにより、ハンドル２３が固定ネジ２３３により固定されるためハンドル２３に触っても第１制御バルブ２０の開度が変化せず流量が変化することがない。また、ハンドル２３が固定ネジ２３３により固定されるため流体の勢いによる回転を防止することができる。
さらに、貫通孔２３３Ａが形成されていることによりハンドル２３を９０度回転することで開弁及び閉弁を確実に行うことができるようになる。すなわち、ハンドル２３は固定ネジ２３３を介して貫通孔２３２Ａによりガイドされるため９０度の回転しかできない。したがって、ハンドル２３を９０度回転させるという小さい動作で確実に開弁及び閉弁をすることができる。

（６）（５）に記載する流体制御ユニット１０において、貫通孔２３２Ａが外部で目視できる位置に形成されている。
それにより、操作者が貫通孔２３２Ａの固定位置を目視により確認することができるため、ハンドル２３の固定及び許容範囲以上の無理な力を加えなくなる。
また、固定ネジ２３３の貫通孔２３２Ａの位置により開弁状態か閉弁状態にあるのかを確認することができる。

（７）（１）乃至（６）に記載する流体制御ユニット１０を複数個有する流体制御集積ユニット１である。
それにより、圧力損失が小さくなり、小型で、かつ、大流量の制御が可能な流体制御集積ユニット１とすることができる。すなわち、第１制御バルブ２０を逆円錐形状とし、弁体収納室１４を中空逆円錐形状とすることにより、第１制御バルブ２０を回転させることで第１分岐流路１５と第１連通流路１３を連通した状態にすることができる。そのため、ボール弁を使用した場合と同様に圧力損失を小さくすることができる。
さらに、シール部材２２は第１制御バルブ２０の第１弁体２１に沿った逆円錐形状と同様のテーパ形状となるため、第１弁体２１と第１弁体収納室１４の間の隙間を確実にシールすることができる。

＜変形例＞
尚、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で色々な応用が可能である。

例えば、本実施形態においては第１制御バルブ２０について説明をしてきたが第２制御バルブ３０も同様の作用効果を有する。

例えば、流体制御集積ユニット１では流体制御ユニット１０を５つ集積させているが、２つ以上集積するものであれば流体制御集積ユニットとすることができる。

例えば、本実施形態においては第１制御バルブ２０、第２制御バルブ３０、第１乃至第４二方弁９５、９６、９７、９８を手動弁としたが、電磁弁、パイロット弁、機械操作による弁とすることもできる。

例えば、本実施形態においては流体制御集積ユニット１として用いたが、単独の流体制御弁に第１弁体収納室１４、第１制御バルブ２０等を用いることもできる。

例えば、本実施形態においては、弁体側凸部２４４をスペーサ２４に設けたが、スペーサ側凸部２１７と係合する部分に形成されていればスペーサ２４に以外に形成することも可能である。例えば、カバー２５やハンドル２３が直接弁体部２１２に当接するときは、当接する部分に係合凸部を形成することも可能である。

例えば、図１６に示す流体制御集積ユニット１の第３ポート９３及び第４ポート９４を封鎖し、ブロック状の形状とすることもできる。ブロック状の形状とされた時には第３及び第４二方弁９７，９８は必要がないためなくすことができる。さらに、第１及び第２二方弁９５、９６を設けずに、第１ポート９１と第２ポート９２に直接第１共通流路５を連通させることもできる。

１ 流体制御集積ユニット
１０ 流体制御ユニット
１１ 弁本体
１３ 第１連通流路（請求項中の「第２流路」）
１４ 弁体収納室
１５ 第１分岐流路（請求項中の「第１流路」）
２０ 第１制御バルブ（請求項中の「切換弁」）
２２ シール部材
２２１ 上方シール部
２２２ 下方シール部
２２３ 側方シール部

Claims (7)

1. 第１流路と第２流路の間に弁体収納室が形成された弁本体と、前記弁体収納室内に切換弁と、を有する流体制御ユニットにおいて、
   前記弁体収納室は中空逆円錐形状であること、
   前記切換弁は逆円錐形状であること、
   前記切換弁には前記第１流路と前記第２流路を遮断するシール部材を有すること、
   前記シール部材は上方向のシールをする上方シール部、下方向のシールをする下方シール部、横方向のシールをする側方シール部を有すること、
   前記側方シール部は、前記上方シール部と前記下方シール部を連結していること、
   前記シール部材は前記上方シール部から前記下方シール部に向かってテーパ形状であること、
   を特徴とする流体制御ユニット。
2. 請求項１に記載する流体制御ユニットにおいて、
   前記切換弁を回転させることにより前記第１流路と前記第２流路が連通すること、
   を特徴とする流体制御ユニット。
3. 請求項２に記載する流体制御ユニットにおいて、
   前記切換弁を９０度回転させること、
   を特徴とする流体制御ユニット。
4. 請求項１乃至請求項３に記載するいずれか一つの流体制御ユニットにおいて、
   前記切換弁に係合凸部が形成されていること、
   前記切換弁の係合凸部に対向する部分に対係合凸部が形成されていること、
   前記係合凸部と前記対係合凸部は前記第１流路と前記第２流路が非連通状態にあるときに係合状態となること、
   前記係合凸部と前記対係合凸部は前記第１流路と前記第２流路が連通状態にあるときに非係合状態となること、
   を特徴とする流体制御ユニット。
5. 請求項１乃至請求項４に記載するいずれか一つの流体制御ユニットにおいて、
   前記切換弁はハンドルと連結した手動弁であること、
   前記手動弁は前記ハンドルの回転軸に対してＵ字形状の貫通孔が形成されていること、
   前記貫通孔に前記ハンドルを固定する固定ネジが挿入されること、
   を特徴とする流体制御ユニット。
6. 請求項５に記載する流体制御ユニットにおいて、
   前記貫通孔が外部で目視できる位置に形成されていること、
   を特徴とする流体制御ユニット。
7. 請求項１乃至請求項６に記載する流体制御ユニットを複数個有すること、
   を特徴とする流体制御集積ユニット。
   

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