JP2017166582A - バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮空気を必要とせず、汎用な用力条件下でも、瞬間的に流路を開放または閉止することができるバルブを提供する。
【解決手段】本発明のバルブ１は、電気駆動手段７の動力を弁体５に伝達する当接部材３６を備える弁軸６と、電気駆動手段に備えられ、電気駆動手段の動力を、当接部材を介して弁軸に機械的に伝達するクラッチ部材５６と、弁体を流路閉止方向または流路開放方向のどちらか一方の方向に駆動する弾性体２８と、を備える。流路３を閉止する閉工程または流路を開放する開工程のどちらか一方の工程では、クラッチ部材が当接部材から離間する離間工程を含む。離間工程では、弾性体のみが弁体を駆動する。閉工程または開工程の他方の工程では、クラッチ部材が常に当接部材に当接し、電気駆動手段のみが弁体を駆動する。上記一方の工程に要する時間が他方の工程に要する時間よりも短い。
【選択図】図２

Description

本発明は、化学工場、半導体製造、食品、バイオなどの各種産業分野における各種流体を移送するときに用いられるバルブに関する。

従来、各種流体を移送する管体を内部に有するピンチバルブには様々なものが存在する。例えば、ベース体とこれに取り付けたカバーとからなる弁箱と、カバー内に配置されたモータと、ベース体に設けられた横方向に貫通する空間部に配置された弾性復原力を有する流路用チューブと、ベース体の中央部に設けられた縦孔に配置された昇降体と、を有し、昇降体はモータの正逆駆動により上下動され、昇降体の下端に設けられ流路用チューブに臨む押圧体が流路用チューブを径方向に押圧したり押圧力を解放したりすることによって、流路用チューブの断面形状が変形される構成のピンチバルブがあった。（例えば、特許文献１を参照）

特開２００４−５２７９７号公報

しかしながら、上記特許文献１記載のバルブでは、圧縮空気を必要とせず、汎用な用力条件下でバルブを使用することができるが、電気駆動手段であるモータにより押圧体を上下動しているので、瞬間的に流路を開放または閉止することは困難であった。例えば、バルブの上流から不純物を含む流体が流れて来ることを検知した場合において、バルブを速やかに閉止してバルブの下流に不純物を含む流体が流れることを防止することが求められる場合がある。このような場合に、従来のバルブでは、流路を閉止するのに比較的長時間を必要とし、バルブの下流に不純物を含む流体が多く流れてしまうという不都合があった。

本発明の目的は、圧縮空気を必要とせず、汎用な用力条件下でも、瞬間的に流路を開放または閉止することができるバルブを提供することである。

請求項１の発明によれば、流路を有するバルブ本体と、前記流路を開放または閉止する弁体と、前記弁体を駆動する電気駆動手段と、前記電気駆動手段の動力を前記弁体に伝達する当接部材を備える弁軸と、前記電気駆動手段に備えられ、前記電気駆動手段の動力を、前記当接部材を介して前記弁軸に機械的に伝達するクラッチ部材と、前記弁体を流路閉止方向または流路開放方向のどちらか一方の方向に駆動する弾性体と、を備え、前記流路を閉止する閉工程または前記流路を開放する開工程のどちらか一方の工程では、前記クラッチ部材が前記当接部材から離間する離間工程を含み、前記離間工程では、前記弾性体のみが前記弁体を駆動し、前記閉工程または前記開工程の他方の工程では、前記クラッチ部材が常に前記当接部材に当接し、前記電気駆動手段のみが前記弁体を駆動し、前記一方の工程に要する時間が前記他方の工程に要する時間よりも短いことを特徴とするバルブが提供される。

すなわち、請求項１の発明では、空気駆動手段を用いずに流路を開閉することができるので、圧縮空気を必要とせず、汎用な用力条件下でバルブを使用することができる。また、クラッチ部材と弁軸とを離間させることによって、電気駆動手段の動力を弁軸に機械的に遮断する離間工程を設けたので、弾性体のみで弁体を駆動することができ、流路を瞬間的に閉止または開放することができる。

請求項２の発明によれば、前記クラッチ部材は、前記一方の工程において前記クラッチ部材が前記当接部材と離間させるクラッチ部を含む第一領域と、前記他方の工程において前記電気駆動手段の動力によりの前記弁軸を駆動する第二領域と、を有し、第一領域の形状と第二領域の形状が異なっていることを特徴とする、請求項１に記載のバルブが提供される。

すなわち、請求項２の発明では、クラッチ部材の第一領域と第二領域との形状が異なっている。このようにすることによって、開工程と閉工程のそれぞれに要求される流路の開度変化に応じて、第一領域と第二領域の形状を自由に設計することができる。

請求項３の発明によれば、前記流路が全閉または全開している状態において、前記クラッチ部材は前記電気駆動手段の動力の前記弁軸への伝達が遮断されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のバルブが提供される。

すなわち、請求項３の発明では、流路が全閉または全開している状態において、弾性体の付勢力を弁体に効果的に伝えることができるので、流路を確実に全閉状態または全開状態にすることができる。

請求項４の発明によれば、前記電気駆動手段が、動力を前記クラッチ部材に伝達する駆動軸を備え、回転運動を動力として出力する回転型電動機であり、前記回転型電動機は、前記駆動軸が前記流路と同じ方向に延びるように配置されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のバルブが提供される。

すなわち、請求項４の発明では、電気駆動手段として汎用的な電動機を用いることができる。また、回転型電動機が駆動軸と流路の方向が同じ方向になるように配置されているので、バルブをコンパクトにすることができる。

請求項５の発明によれば、前記電気駆動手段が回転運動を動力として出力する回転型電動機であり、前記クラッチ部材が板カムであり、前記クラッチ部が平面部であることを特徴とする、請求項２に記載のバルブが提供される。

すなわち、請求項５の発明では、クラッチ部材を簡単な構成とすることができる。また、第一領域に平面部を設けることによって、単位回転角度当たりの弁体の移動量を大きくすることができる。

請求項６の発明によれば、前記電気駆動手段が回転運動を動力として出力する回転型電動機であり、前記クラッチ部材が板カムであり、前記クラッチ部が前記クラッチ部材の内側にくぼむ凹曲面であることを特徴とする、請求項２に記載のバルブが提供される。

すなわち、請求項６の発明では、クラッチ部材を簡単な構成とすることができる。また、第一領域にクラッチ部材の内側にくぼむ凹曲面を設けることによって、単位回転角度当たりの弁体の移動量を大きくすることができる。

請求項７の発明によれば、前記バルブ本体は弾性を有する管体を備え、前記流路は前記管体の内部に形成され、前記弁体は前記管体を押圧しまたは押圧を解除することによって前記流路を閉止または開放することを特徴とする、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のバルブが提供される。

請求項１乃至請求項７に記載の発明によれば、圧縮空気を必要とせず、汎用な用力条件下でも、瞬間的に流路を開放または閉止することができるバルブを提供することができる。

第一の実施の形態に係るピンチバルブの斜視図。 第一の実施の形態に係るピンチバルブの全開状態を示す図１のＡ−Ａ断面図。 第一の実施の形態に係るピンチバルブの全閉状態を示す図１のＡ−Ａ断面図。 第一の実施の形態に係るピンチバルブの分解斜視図。 第一の実施の形態に係るピンチバルブの他の分解斜視図。 第一の実施の形態に係るピンチバルブのクラッチ部材と当接部材の位置関係の変化を示す図１のＢ−Ｂ部分断面図。 第一の実施の形態に係るピンチバルブのクラッチ部材と当接部材の位置関係の変化を示す図１のＢ−Ｂ部分断面図。 第一の実施の形態に係るピンチバルブのクラッチ部材と当接部材の位置関係の変化を示す図１のＢ−Ｂ部分断面図。 第一の実施の形態に係るピンチバルブのクラッチ部材と当接部材の位置関係の変化を示す図１のＢ−Ｂ部分断面図。 第二の実施の形態に係るバルブの斜視図。 第二の実施の形態に係るバルブの全開状態を示す縦断面図。 第二の実施の形態に係るバルブの全閉状態を示す縦断面図。 第二の実施の形態に係るバルブのクラッチ部材と当接部材の位置関係の変化を示す概略図。 第二の実施の形態に係るバルブのクラッチ部材と当接部材の位置関係の変化を示す概略図。 第三の実施の形態に係るバルブの斜視図。 第三の実施の形態に係るバルブのクラッチ部材と当接部材の位置関係の変化を示す概略図。 第三の実施の形態に係るバルブのクラッチ部材と当接部材の位置関係の変化を示す概略図。 第三の実施の形態に係るバルブのクラッチ部材と当接部材の位置関係の変化を示す概略図。 第三の実施の形態の変形例に係るバルブの斜視図。 第三の実施の形態の変形例に係るバルブのクラッチ部材と当接部材の位置関係の変化を示す概略図。 第三の実施の形態の変形例に係るバルブのクラッチ部材と当接部材の位置関係の変化を示す概略図。 第三の実施の形態の変形例に係るバルブのクラッチ部材と当接部材の位置関係の変化を示す概略図。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明するが、本発明がこれらの実施の形態に限定されないことは言うまでもない。

―第一の実施の形態―
以下、図１〜図６を参照して、本発明によるピンチバルブ１の第一の実施の形態について説明する。図１は第一の実施の形態に係るピンチバルブの斜視図であり、図２は第一の実施の形態に係るピンチバルブの全開状態を示す図１のＡ−Ａ断面図であり、図３は第一の実施の形態に係るピンチバルブの全閉状態を示す図１のＡ−Ａ断面図であり、図４は第一の実施の形態に係るピンチバルブの分解斜視図であり、図５はピンチバルブの他の分解斜視図であり、図６Ａ〜図６Ｄは第一の実施の形態に係るピンチバルブの伝達部材と当接部材の位置関係の変化を示す図１のＢ−Ｂ部分断面図である。

図１〜３に示すように、第一の実施の形態おいて、ピンチバルブ１は、内部に開閉可能な流路３を有する管体４を備えるバルブ本体２と、管体４を径方向に押圧して流路３を開閉させる弁体である挟圧子５を有する弁軸６と、挟圧子５および弁軸６を上下方向に駆動させる電気駆動手段７とを有する。また、電気駆動手段７は、回転型電動機５５と、回転型電動機５５の駆動力を弁軸６に伝達するクラッチ部材５６とを有する。

第一の実施の形態において、バルブ本体２はポリプロピレン（以下、ＰＰと記す。）製である。図１〜５に示すように、バルブ本体２は略四角柱形状に形成されている。バルブ本体２は本体部１１と蓋部１２とを備える。本体部１１は第一本体部１３と第二本体部１４とを有する。

第一本体部１３の上面には、第二本体部１４が位置決めされた状態で固定されている。第一本体部１３の正面には、蓋部１２が位置決めされた状態で固定されている。第一本体部１３の側面には、電気駆動手段７である回転型電動機５５を取り付ける、第一の実施の形態ではステンレス鋼（以下、ＳＵＳと記す。）製の取り付け板５１が位置決めされた状態で固定されている。第一本体部１３の上部には有底穴が形成され、有底穴は弾性体である、第一の実施の形態ではＳＵＳ製のコイルバネ２８を受容する弾性体受容部１５となる。弾性体受容部１５の底部には挟圧子５が挿通する貫通孔２９が形成されている。当該貫通孔２９は断面矩形状に形成され、挟圧子５の断面形状に合わせて形成されている。

図４、５に示すように、第一本体部１３の正面には、蓋部１２を受容する蓋部受容部１６が形成されている。蓋部１２と対面する蓋部受容部１６の面には、断面半円形状の溝１７ａが形成されている。溝１７ａは、第一本体部１３と対面する蓋部１２の面に形成された同形状の溝１７ｂとともに、管体４を受容する管体受容部１８を形成する。溝１７ａの中央部には、断面矩形状の凹部１９ａが形成されている。凹部１９ａは、第一本体部１３と対面する蓋部１２の面に形成された同形状の凹部１９ｂとともに、流路を開閉したときの管体４の変形を許容する弁室２０を形成する。弁室２０の底面には平滑部材２１が配置されている。平滑部材２１を弁室２０の底面に配置することによって、第一本体部１３と蓋部１２との境目や段差が管体４内の流路３の開閉を阻害することを防ぐことができる。ここで、平滑部材２１は第一本体１３または蓋部１２に一体形成されてもよい。また、平滑部材２１の管体４と接触する部分の形状は、管体４内の流路３の開閉を阻害しない限り特に限定されない。

図２、３に示すように、管体４は内部管体４１と、内部管体４１の両端に接続される二つの接続部管体４２と、を有する。さらに、図２〜５に示すように、管体４は第一本体部１３と蓋部１２に挟持固定されている。すなわち、管体４はバルブ本体２に囲繞されており、さらに具体的には、内部管体４１はバルブ本体２に囲繞されている。管体４が配置される管体受容部１８の弁室２０の近傍部には、管体４の内部管体４１の外周面に当接して、内部管体４１を支持する内側支持部２２が設けられている。また、管体受容部１８の両端部には、管体４の接続部管体４２の外周面に当接して、接続部管体４２を支持する外側支持部２３が設けられている。さらに、管体受容部１８の両端部には、接続部管体４２の鍔部４４に対応する形状を有する溝２４ａが形成されている。溝２４ａは、蓋部１２の第一本体部１３と対面する面に形成された同形状の溝２４ｂとともに、接続部管体４２の鍔部４４を受容する鍔受部２５を形成する。溝１７ａの接続部管体４２と内部管体４１が重なり合って配置される部分には複数の突条２６ａが形成されている。突条２６ａは、蓋部１２の第一本体部１３と対面する面に形成された同形状の突条２６ｂとともに、複数の環状突条２７を形成する。

図１〜３に示すように、第二本体部１４は平坦部３１とブロック部３２とを有している。平坦部３１には、回転型電動機５５の駆動軸５２を支持する駆動軸支持部材３４が位置決めされた状態で固定されている。また、平坦部３１には、後述する開度センサ５３を装着するセンサ支持部材３３が位置決めされた状態で配置されている。また、第二本体部１４の中央部には、上下方向に延在している弁軸６が挿通されている貫通孔３７が形成されている。当該貫通孔３７は断面矩形状に、弁軸６の断面形状に合わせて形成されている。また、ブロック部３２の平坦部３１側の側面には、弁軸６を支持するコの字形状の凹部３８が形成されている。

蓋部１２は、電気駆動手段７が本体部１１に装着された状態で蓋部１２を本体部１１から取り外すことができるように、第一本体部１３に着脱自在に装着されている。蓋部１２の第一本体部１３と対面する面には、溝１７ｂ、凹部１９ｂ、溝２４ｂ、突条２６ｂが形成され、それぞれ、第一本体部１３の溝１７ａ、凹部１９ａ、溝１７ａ、突条２６ａとともに管体受容部１８、弁室２０、鍔受部２５、環状突条２７を形成している。蓋部１２の凹部１９ｂの上側には挟圧子５を支持する切欠４７が形成されている。

第一の実施の形態では、電気駆動手段７が本体部１１に装着された状態で蓋部１２を本体部１１から取り外すことができるように構成されているので、容易に管体４を交換することができる。また、管体４のみを交換することができるので、交換部品が嵩張らず、管理が容易である。

弁軸６は、第一の実施形態ではＳＵＳ製であり、図２、３に示すように、挟圧子５と、軸部３５と、当接部材３６とを有する。軸部３５は断面矩形状に形成されている。弁軸６の下端部には挟圧子５が設けられている。挟圧子５は流路軸線方向に直交する方向に長手方向を有する断面矩形状に形成されている。挟圧子５の先端部は、流路軸線方向の両端角部に傾斜面を付した先細り形状に形成され、管体４を押圧する部分は曲面で形成されている。軸部３５の上端部には当接部材３６をボルトで固定するための雌ネジ部が形成されている。当接部材３６はベアリングであり、ベアリングの回転軸が軸部３５と直交するように固定されている。弁軸６は第二本体部１４の貫通孔３７および凹部３８に軸支されるように配置されているので、流路３を開閉させるときに弁軸６が傾くことを防ぐことができる。また、弁軸６とバルブ本体２との接触面にはグリスが塗られているので、弁軸６を円滑に上下動させることができる。

第一の実施の形態において、内部管体４１はシリコンゴムから形成され、接続部管体４２はＰＰから形成されている。接続部管体４２はピンチバルブ１の外部の配管と接続される外側接続部４３と、外形が矩形板状に形成された鍔部４４と、内部管体４１の端部に水密状態で挿入される内側接続部４５とを有する。外側接続部４３はワンタッチ継手から形成されている。管体４は管体受容部１８に配置されるとともに、第一本体部１３と蓋部１２との間に挟持固定されている。このとき、内部管体４１は内側支持部２２に当接し支持されているので、管体４内にウォーターハンマなどの過剰な圧力が生じても、内部管体４１の膨張を抑えることができ、内部管体４１が破裂するのを防ぐことができる。内側支持部２２の弁室２０に相当する部分については、特に流路３が閉止された状況において内部管体４１の膨張を抑えることができるように、弁室２０の大きさを設計している。接続部管体４２は外側支持部２３に当接し支持されているので、接続部管体４２の機械的強度を補強することができる。

内側接続部４５の外周面には環状突条４６が形成されている。環状突条４６は、管体４が管体受容部１８に配置されたときに、管体受容部１８の複数の環状突条２７の間に位置するように形成されている。環状突条２７、４６は内部管体４１をそれぞれ押圧し、内部管体４１と接続部管体４２との間の水密性を向上させるとともに、管体４を流れる流体の圧力によって内部管体４１が内側接続部４５から抜けることを防いでいる。

図１〜３に示すように、電気駆動手段７は取り付け板５１を介して第一本体部１３に固定されている。電気駆動手段７は回転方向の動力を出力する回転型電動機５５と、回転型電動機５５の動力を弁軸６に伝達または遮断する伝達手段であるクラッチ部材５６と、を有する。回転型電動機５５は駆動軸５２を有し、駆動軸５２の先端部にはクラッチ部材５６が固定されている。回転型電動機５５は駆動軸５２の中心軸を回転軸として駆動軸５２を回転させ、動力を駆動軸５２からクラッチ部材５６及び当接部材３６を経て弁軸６に伝達する。第一の実施の形態では、駆動軸５２と流路３とが同じ方向に延びるように回転型電動機５５が配置されているので、ピンチバルブ１の流路軸線と直交する方向の幅を抑えることができ、ピンチバルブ１をコンパクトにすることができる。

ここで、取り付け板５１にはセンサ支持部材３３が固定されている。センサ支持部材３３には、開度センサ５３であるリミットスイッチが装着されている。後述するクラッチ部材５６の円筒部材５７は概ね円筒形状であるが、開度センサ５３を作用させるための面取り部が形成されている。クラッチ部材５６が回転し、開度センサ５３が面取り部６２に当接すると、開度センサ５３は当接部材３６がクラッチ部材５６上の所定の位置に到達したことを検出する。面取り部６２は円筒部材５７の同一円周上に二か所設けられ、開度センサ５３が面取り部６２に当接することによって、当接部材３６がクラッチ部材５６上の全開位置Ｐまたは原点位置Ｒに到達したことをそれぞれ検出する（ここで図１において、原点位置Ｒを検出するための面取り部は図示しない。）。

クラッチ部材５６は第一の実施形態ではＳＵＳ製であり、駆動軸５２が貫通している。図１〜６に示すように、クラッチ部材５６はカム部５４と円筒部材５７とを有している。カム部５４は円筒部材５７の先端部に一体的に形成されている。カム部５４は、大小二つの略半円形状の板を互いの一方の曲面が繋がるように結合した板カムであり、ここでは大きい略半円形状の部分を第一半円形部５９と、小さい略半円形状の部分を第二半円形部６０と称する。第二半円形部６０の弦は第一半円形部５９の弦に接するとともに、これら半円形部５９、６０の中心点は駆動軸５２の中心軸上に配置されている。また、第二半円形部６０の半径は円筒部材５７よりも小さく形成されている。その結果、カム部８１の第一半円形部５９の周側面は当接部材３６に当接するが、第二半円形部６０の周側面は当接部材３６と離間する。

クラッチ部材５６の外周には全開位置Ｐ、全閉位置Ｑ、原点位置Ｒが存在する。全開位置Ｐとは、ピンチバルブ１が全開状態のときに、クラッチ部材５６と当接部材３６が当接しているクラッチ部材５６上の位置である（図６Ａ参照）。全閉位置Ｑとは、ピンチバルブ１が全閉状態のときに、駆動軸５２の中心軸と当接部材３６との間の距離が最短距離になる、当接部材３６と対向するクラッチ部材５６上の位置であり、最も全開位置Ｐに近い位置である（図６Ｂ参照）。すなわち、ピンチバルブ１が全開状態から全閉状態になった直後の位置である。原点位置Ｒとは、全閉位置Ｑから全開位置Ｐとは周方向反対側に更に移動した点である（図６Ｃ参照）。上述のように、原点位置Ｒは開度センサ５３によって検出される。全閉位置Ｑから更に移動した点に原点位置Ｒを設けることによって、ピンチバルブ１が確実に全閉状態になったことを検出することができる。ここで、クラッチ部材５６の周方向領域を、流路３を閉止する閉工程において弁軸６に作用する第一領域と、流路３を開放する開工程において弁軸６に作用する第二領域と、に区分する。このとき、第一領域は全開位置Ｐから原点位置Ｒまでの部分であり、第二領域は原点位置Ｒから全開位置Ｐまでの部分である。図６Ａ〜図６Ｄに示すように、第一領域の形状と第二領域の形状は異なっている。

第二領域は主に第一半円形部５９から形成され、曲率が第二半円形部６０のものから第一半円形部５９のものへと徐々に変化する曲率移行部分６３を含む。曲率移行部分６３の曲率半径は原点位置Ｒから全開位置Ｐに近づくにつれて大きくなっている。第二領域では、ピンチバルブ１の開度が大きくなるにつれてカム部５４と当接部材３６との当接点と駆動軸５２の中心軸との間隔が大きくなる。そして、ピンチバルブ１が全開状態のときに、カム部５４と当接部材３６との当接点と駆動軸５２の中心軸との間隔が最も大きくなる（図６Ｄ、図６Ａ参照）。

第一領域のピンチバルブ１が全開状態から全閉状態に移行するときに作用する部分、すなわち、全開位置Ｐから全閉位置Ｑまでの間は、主にカム部５４上に形成された平面６１であり、平面６１はクラッチ部５８となる。このようにすると、クラッチ部材５６の単位回転角度当たりの当接部材３６の移動量を大きくすることができ、閉工程に要する時間を短くすることができる。第一の実施の形態では、閉工程において、カム部５４の平面６１は当接部材３６と接触せず、互いに離間している。すなわち、閉工程には、クラッチ部５８の作用によって、クラッチ部材５６が当接部材３６と離間する離間工程が含まれている。

離間工程では、当接部材３６とクラッチ部材５６とが離間するため、回転型電動機５５から弁軸６に伝達される動力が遮断され、コイルバネ２８のみが挟圧子５を管体４に向けて駆動する。このとき、開工程においてコイルバネ２８にかけられていた圧縮力が解放されるので、コイルバネ２８は挟圧子５を瞬間的に管体４側に駆動することができ、挟圧子５は内部管体４１を押圧して流路３を瞬間的に閉止することができる。また、圧縮されたコイルバネ２８の復元力を利用することによって、簡単かつコンパクトな構成で流路３を瞬間的に閉止することができる。全閉位置Ｑでは、当接部材３６とカム部５４は互いに離間している。従って、全閉位置Ｑでは、挟圧子５はコイルバネ２８のみに付勢されているので、コイルバネ２８の付勢力を内部管体４１に効果的に伝えることができ、流路３を確実に閉止することができる。また、コイルバネ２８を用いて内部管体４１を押圧することによって、内部管体４１を確実に変形させることができるので、流路３を確実に閉止することができる。全閉位置Ｑから原点位置Ｒまでの間では、全閉位置Ｑと同様にピンチバルブ１を全閉状態に維持している。

次に、第一の実施の形態に係るピンチバルブ１の主要な作用について説明する。

まず、流路３を閉止してピンチバルブ１を全開状態から全閉状態にする閉工程について説明する。図２に示すように、全開状態のピンチバルブ１では、クラッチ部材５６のカム部５４は当接部材３６に当接し、当接部材３６を持ち上げている。このとき、弁軸６の下端部に設けられ、弁体として作用する挟圧子５は管体４から離間している。全開状態では、コイルバネ２８は挟圧子５と第二本体部１４とによって圧縮されている。ここでクラッチ部材５６が当接部材３６に当接し、回転型電動機５５の動力が機械的に弁軸６に伝達されているので、コイルバネ２８の復元力が大きくても、コイルバネ２８を圧縮させながら弁軸６を持ち上げることができる。ピンチバルブ１が全開状態であること、つまりクラッチ部材５６が当接部材３６と全開位置Ｐにおいて当接していることは、開度センサ５３が円筒部材５７の一方の面取り部に当接することによって検出されている。ここで、駆動軸５２には、弁軸６を介してコイルバネ２８の付勢力がかかっているが、駆動軸５２は駆動軸支持部材３４に支持されているので、駆動軸５２が傾くことを防ぐことができる。

ピンチバルブ１の外部に設置され、ピンチバルブ１の開度を制御する制御部（図示せず）から電気信号が回転型電動機５５に伝わると、回転型電動機５５が作動する。回転型電動機５５が作動すると駆動軸５２が回転し、駆動軸５２に連結されているクラッチ部材５６が駆動軸５２と同じ回転速度で回転する。クラッチ部材５６が回転すると、カム部５４と当接部材３６との当接部が全開位置Ｐを離れ、カム部５４の第一領域を移動する。クラッチ部材５６がさらに回転すると、当接部材３６はクラッチ部材５６のクラッチ部５８である平面部にさしかかり、クラッチ部材５６から離間する。離間工程では、回転型電動機５５から弁軸６に伝達される動力が遮断されるので、開工程においてコイルバネ２８を圧縮していた力が解放される。すなわち、弁軸６はクラッチ部材５６に支持されなくなる。このとき、コイルバネ２８は挟圧子５を管体４側に付勢し、挟圧子５を瞬間的に駆動する。そして、挟圧子５は内部管体４１を押圧し、内部管体４１の内周面を密着させて流路３を瞬間的に閉止させ、ピンチバルブ１を全閉状態とする。このとき、当接部材３６はクラッチ部材５６の全閉位置Ｑの上に位置している。全閉位置Ｑでは、クラッチ部材５６と当接部材３６は離間している。従って、全閉位置Ｑでは、挟圧子５はコイルバネ２８のみに付勢されているので、コイルバネ２８の復元力を効果的に内部管体４１に作用させることができる。

クラッチ部材５６がさらに回転すると、当接部材３６がクラッチ部材５６の全閉位置Ｑの上から原点位置Ｒの上に位置する。全閉位置Ｑから原点位置Ｒまでの間は、全閉位置Ｑと同様に、当接部材３６とクラッチ部材５６とが離間している。すなわち、電気駆動手段７が作動しているものの、ピンチバルブ１は全閉状態に保たれている。当接部材３６の位置を全閉位置Ｑから原点位置Ｒにすることによって、次の工程である開工程に速やかに移行することができる。なお、ピンチバルブ１が全閉状態であり、かつ、当接部材３６が原点位置Ｒに位置していることは、開度センサ５３が円筒部材５７の他方の面取り部（図示せず）に当接することによって検出されている。ピンチバルブ１が全閉状態であり、かつ、当接部材３６が原点位置Ｒに位置していることが検出されると、回転型電動機５５の作動が停止する。

次に、流路３を開放してピンチバルブ１を全閉状態から全開状態にする開工程について説明する。図３に示されるように、ピンチバルブ１が全閉状態であるときに、制御部（図示せず）から出力された電気信号が回転型電動機５５に伝わると、回転型電動機５５が作動する。回転型電動機５５が作動すると、駆動軸５２とともにクラッチ部材５６が回転し、当接部材３６が原点位置Ｒから離れる。さらにクラッチ部材５６が回転すると、カム部５４と当接部材３６が当接し、当接部材３６が第二領域を移動する。クラッチ部材５６がさらに回転すると、カム部５４と当接部材３６との当接部が駆動軸５２の中心軸から遠ざかるように移動し、当接部材３６が持ち上げられる。このとき、当接部材３６に連動して挟圧子５が持ち上げられる。挟圧子５はコイルバネ２８を圧縮させながら管体４から離間する方向に移動する。クラッチ部材５６がさらに回転すると、カム部５４と当接部材３６との当接部が全開位置Ｐに到達し、ピンチバルブ１が全開状態となる。ピンチバルブ１が全開状態であることは、開度センサ５３が円筒部材５７の一方の面取り部に当接することによって検出されている。ピンチバルブ１が全開状態であることが検出されると、回転型電動機５５の作動が停止する。

第一の実施の形態では、開工程において、クラッチ部材５６は常に当接部材３６に当接し、コイルバネ２４を圧縮させながら挟圧子５を持ち上げているので、電気駆動手段７のみが挟圧子５を、流路３を開放する方向に駆動している。閉工程では、クラッチ部材５６が弁軸６と離間する離間工程を含み、離間工程では、弾性体であるコイルバネ２８のみが弁体である挟圧子５を、流路３を閉止する方向に駆動している。このようにすることによって、空気駆動手段を用いなくても、瞬間的に流路３を閉止することができる。また、空気駆動手段を使用していないので、圧縮空気供給源を必要とせず、汎用な用力条件でピンチバルブ１を使用することができる。

第一の実施の形態では、閉工程に要する時間が開工程に要する時間よりも短い。このようにすると、速やかに流路３を閉止する必要があるときに好適に使用することができる。速やかに流路３を閉止する必要があるときとしては、例えば、ピンチバルブ１の上流側で検出された異物が下流側に流出するのを確実に防ぐときなどの緊急的に流路を遮断する場合が挙げられる。また、第一の実施の形態では、ピンチバルブ１の開閉機構として、汎用的な回転型電動機５５とコイルバネ２８を用いているので、開閉機構の構成を簡単にするとともに、コンパクトにすることができる。

第一の実施の形態では、第一領域のクラッチ部５８である平面部６１は当接部材３６に対して全体的に非接触になるように設計されているが、平面部をクラッチ部５８の半径方向外側に向かって屈曲させて、当接部材３６と接触するように設計してもよい。このようにすると、閉工程に要する時間を開工程に要する時間よりも短くしつつ、挟圧子５が管体４側に急激に駆動されることを防ぐことができるので、管体４の損傷を抑えることができる。第一の実施の形態では、第一領域にクラッチ部５８である平面部６１を形成することによって、クラッチ部材５６と当接部材３６とを離間しているが、平面部６１をクラッチ部材５６の半径方向内側にへこむ凹曲面にしてもよい。また、第一の実施の形態では、開工程および閉工程において、クラッチ部材５６の回転速度は一定であるが、閉工程のときだけ回転速度を速めてもよい。このようにすると、閉工程に要する時間をさらに短縮することができる。

第一の実施の形態では、クラッチ部材５６が全開位置Ｐおよび原点位置Ｒにあることを検出するのにリミットスイッチを用いたが、光センサなど各種の公知のセンサを用いることができる。また、部品点数を減らすために、ひとつの開度センサ５３で開度を検出してもよい。例えば、全開状態を開度センサ５３で検知していたら、開度センサ５３が非検知状態になってから所定時間が経過したときの状態を全閉状態として検知してもよい。また、第一の実施の形態では、カム部５４として板カムを用いたが、板カムの他に、円筒カム、溝カム、端面カムなどの公知のカムを用いることができる。また、カム部５４の形状は自由に設計することができる。例えば、流路３を比例的にゆっくりと開放したい場合は、第二領域のクラッチ部材５６と当接部材３６との当接部の軌跡を長くするとともに、第二領域上のクラッチ部材５６と当接部材３６との接点と、駆動軸５２の中心線との垂線が比例的に長くなるように設計すればよい。

―第二の実施の形態―
以下、図７〜１０Ｂを参照して、第二の実施の形態について説明する。図７は第二の実施の形態に係るバルブの斜視図である。図８は第二の実施の形態に係るバルブの全開状態を示す縦断面図である。図９は第二の実施の形態に係るバルブの全開状態を示す縦断面図である。図１０Ａおよび１０Ｂは第二の実施の形態に係るバルブのクラッチ部材と当接部材の位置関係の変化を示す概略図である。第二の実施の形態が第一の実施の形態と異なる点は、主に、電気駆動手段７の構成である。なお、図７〜１０Ｂでは第一の実施の形態と同様の作用や機能を有する構成要素には図１〜６と同一の符号を付し、以下では第一の実施の形態との相違点を主に説明する。

第二の実施の形態に係るバルブ１０１は、バルブ本体２と、弁体１０５を有する弁軸６と、電気駆動手段７と、を有する。

第二の実施の形態において、バルブ本体２は第一本体部１３と、第二本体部１４と、第三本体部１０２と、を有する。第一本体部１３は、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと記す）製である。図７〜９に示すように、第一本体部１３は略四角柱形状に形成されている。第一本体部１３の上部中央には、第一本体部１３の上面に開口を有する空間である弁室２０が形成されている。弁室２０の底面中央には、第一本体部１３の一方の側面に開口を有する第一流路１０３と連通している連通孔が形成されている。また、弁室２０の底面外周縁には、第一本体部１３の他方の側面に開口を有し、第一流路１０３と同じ流路軸線を有する第二流路１０４に連通している連通孔が形成されている。弁室２０の底面中央に形成された連通孔の開口周縁部には、弁体１０５が圧接および離間する弁座１０６が形成されている。

第二の実施の形態において、第二本体部１４は、ＰＴＦＥ製のである。図７〜図９に示すように、第二本体部１４は略四角柱形状に形成されている。第二本体部１４は第一本体部１３の上部に配置され、ダイヤフラム押さえ１０７を挟み込むように固定されている。第二本体部１４の上部中央には、弾性体であるコイルバネ２８を収容する空間であるシリンダ部１１３が形成されている。シリンダ部１１３の底部には、軸部３５の下部と断面形状が略同一形状である連通孔が形成されている。

第二の実施の形態において、第三本体部１０２はＳＵＳ製である。図７〜９に示すように、第三本体部１０２は矩形板形状に形成されている。第三本体部１０２は第二本体部１４の上面に配置され、第二本体部１４を挟み込むように第一本体部１３に固定されている。第三本体部１０２の端部には軸部３５の上部と断面形状が略同一形状である連通孔が形成されている。

第二の実施の形態において、ダイヤフラム押さえ１０７は、ＰＴＦＥ製である。ダイヤフラム押さえ１０７の中央には、軸部３５の下部と断面形状が略同一形状である貫通孔が形成されている。ダイヤフラム押さえ１０７の下面には、支持面１１０がダイヤフラム押さえ１０７の貫通孔に向かって上方に傾斜するすり鉢形状に形成されている。支持面１１０は、バルブ１０１が全開状態にあるときに、第二本体部１４側のダイヤフラム１０９の面と全面的に当接することによって、ダイヤフラム１０９が破損することを防止している。

第二の実施の形態において、弁軸６はＳＵＳ製である。図７〜９に示すように、弁軸６は軸部３５、バネ受け部１０８、分岐部１１１および当接部材３６を有している。弁軸６の軸部３５は断面矩形状に形成されている。軸部３５の上部には、Ｕ字形状に分岐した分岐部１１１が形成されている。分岐部１１１のそれぞれの上端部から、弁軸６に直交しかつ互いに向かう方向に延びるように当接部材３６が形成されている。向かい合う二つの当接部材３６は互いに離間して形成され、当接部材３６の端部には弁軸６に直交する方向に互いに向かって伸縮するプランジャ１１２が配置されている。弁軸６の中央部には径方向に突出した円板形状のバネ受け部１０８が形成されている。バネ受け部１０８は第二本体部１４のシリンダ部１１３の内周面に摺動自在に形成されている。バネ受け部１０８の上面は、第三本体部１０２の下面とともにコイルバネ２８を挟持している。軸部３５の下端部には、弁体１０５が接続されている。

第二の実施の形態において、弁体１０５はＰＴＦＥ製である。弁体１０５の外周には径方向に延設されたダイヤフラム１０９が一体的に形成されている。

第二の実施の形態において、電気駆動手段７は直線方向の動力を出力する直線型電動機１２１と、直線型電動機１２１の動力を弁軸６に伝達または遮断するクラッチ部材５６と、を有する。図７〜１０Ｂに示すように、直線型電動機１２１はスペーサ１４５を介して第三本体部１０２の上面に位置決めされた状態で固定されている。直線型電動機１２１は直線方向に伸縮し動力をクラッチ部材５６に伝達する駆動軸５２を有する。駆動軸５２の先端部にはフランジ部１２２が形成されている。直線型電動機１２１には、クラッチ部材５６上の、全開位置Ｐ、全閉位置Ｑ、原点位置Ｒおよび直線型電動機１２１の作動方向を駆動軸５２が伸びる方向から縮む方向に反転させる位置である反転位置Ｓのそれぞれの位置に当接部材３６が達したときの駆動軸５２の位置を検出するための開度センサ５３（全開センサ５３ａ、全閉センサ５３ｂ、原点センサ５３ｃ、反転センサ５３ｄ）が装着されている。ここで、第二の実施の形態では、原点位置Ｒとは、バルブ１０１が全閉状態のときに、第三本体部１０２と当接部材３６との間の距離が最短距離になるときの、当接部材３６が位置するクラッチ部材５６上の位置であり、かつ、最も反転位置Ｓに近い位置である。このように原点位置Ｒを定めることによって、迅速に後述するバルブ１０１の開工程に移行することができる。開度センサ５３は磁気センサであり、それぞれの開度センサ５３が駆動軸５２の位置を検出することによって、バルブ１０１の開度を検出している。

第二の実施の形態において、クラッチ部材５６はポリエチレン（以下、ＰＥと記す。）製の直動カムである。クラッチ部材５６は駆動軸５２のフランジ部１２２に固定されている。クラッチ部材５６は、主に駆動軸５２が伸びるときに弁軸６に作用する第一ブロック部１３１と、主に駆動軸５２が縮むときに弁軸６に作用する第二ブロック部１３２と、を有する。第一ブロック部１３１と第二ブロック部１３２は、第一ブロック部１３１の下面の幅方向中心から第二ブロック部１３２の上面の幅方向中心に向かって垂下突設された板形状の第一リブ１３３によって、一体的に連結されている。

主に図８に示すように、第一ブロック部１３１の駆動軸５２側の端部には垂直面１３４が形成され、駆動軸５２とは反対側に第一傾斜面１３５が形成され、最上面には略水平に拡がる第一平面１３６が形成されている。第一傾斜面１３５と第一平面１３６は第一曲面１３７によって滑らかに接続され、第一平面１３６と垂直面１３４は第二曲面１３８によって滑らかに接続されている。第一ブロック部１３１の上面の幅方向中心から板形状の第二リブ１３９が垂直に突設され、第二リブ１３９は第一リブ１３３と一体的に接続している。第二リブ１３９の側面には当接部材３６のプランジャ１１２を受容する誘導溝１４０が形成されている。誘導溝１４０は第一傾斜面１３５、第一曲面１３７、第一平面１３６、第二曲面１３８に沿って形成されている。なお、全開位置Ｐは第一平面１３６上に位置している。

主に図８に示すように、第二ブロック部１３２上面の駆動軸５２側の端部には、上方向に突出する第一壁部１４１が形成され、駆動軸５２とは反対側の端部には上方向に突出する第二壁部１４２が形成されている。第一壁部１４１と第二壁部１４２の間は第二平面１４３によって接続されている。第一壁部１４１の駆動軸５２側の壁面は駆動軸５２のフランジ部１２２に連結固定されている。第二壁部１４２の駆動軸５２側の壁面には第二傾斜面１４４が形成されている。全閉位置Ｑは第二平面１４３上の駆動軸５２側の端部に位置している。原点位置Ｒは第二平面１４３上の駆動軸５２とは反対側の端部に位置している。反転位置Ｓは第二傾斜面１４４上に位置している。ここで、第二の実施の形態では、クラッチ部材５６の当接部材３６が通過する領域を、流路３を閉止する閉工程において弁軸６に作用する第一領域と、流路３を開放する開工程において弁軸６に作用する第二領域と、に区分する。このとき、第一領域は全開位置Ｐから原点位置Ｒまでの部分に相当し、第二領域は原点位置Ｒから全開位置Ｐまでの部分に相当する。図８〜図１０Ｂに示すように、第一領域の形状と第二領域の形状は異なっている。

次に、第二の実施の形態に係るバルブ１０１の主要な作用について説明する。まず、バルブ１０１の閉工程について説明する。図８に示すように、全開状態のバルブ１０１では、クラッチ部材５６は全開位置Ｐにおいて当接部材３６に当接し、当接部材３６を持ち上げている。このとき、弁軸６の下端部に設けられている弁体１０５は弁座１０６から離間している。全開状態ではコイルバネ２８はバネ受け部１０８と第三本体部１０２とによって圧縮されている。バルブ１０１が全開状態であることは全開センサ５３ａによって検出されている。次いで、電気駆動手段７が制御部（図示せず）から電気信号を受けると、直線型電動機１２１は駆動軸５２を伸ばす。駆動軸５２が伸びると、クラッチ部材５６が駆動軸５２とは反対側に移動する。このとき、当接部材３６は、プランジャ１１２を誘導溝１４０に遊嵌させながら、クラッチ部材５６の第一平面１３６から第二曲面１３８上を移動する。さらに駆動軸５２が伸びると、当接部材３６は第二曲面１３８から垂直面１３４に向けて移動する。このとき、当接部材３６は第二曲面１３８をバルブ本体２側に徐々に下降するので、弁軸６および弁軸６に接続されている弁体１０５は、コイルバネ２８に付勢されながら、閉止方向に徐々に下降する。

当接部材３６が垂直面１３４にさしかかり、クラッチ部材５６がさらに移動すると、当接部材３６が垂直面１３４の駆動軸５２側に外れ、当接部材３６とクラッチ部材５６は離間する。ここで、垂直面１３４はクラッチ部５８として作用している。すなわち、閉工程には、クラッチ部５８の作用によって、クラッチ部材５６が当接部材３６と離間する離間工程が含まれる。このとき、プランジャ１１２は誘導溝１４０からは外れているが、第二リブ１３９の側面に摺接している。プランジャ１１２が第二リブ１３９に摺接していても、クラッチ部材５６は当接部材３６に直線型電動機１２１の動力を伝達できないことから、当接部材３６とクラッチ部材５６は実質的に離間しているといえる。

当接部材３６とクラッチ部材５６が離間すると、弁体１０５はコイルバネ２８の付勢力のみで駆動され、瞬間的にバルブ１０１を閉止する方向に下降する。そして、弁体１０５が弁座１０６に着座し、コイルバネ２８の付勢力によって押圧され、流路３が閉止されると、弁軸６の下降が止まり、バルブ１０１が全閉状態となる。これにより、空気駆動手段を用いなくても、瞬間的に流路３を閉止することができる。バルブ１０１が全閉状態のときは、図９に示すように、当接部材３６は第二平面１４３の全開位置Ｑ上に隙間をあけて位置している。このとき、制御部は、全閉センサ５３ｂが全閉状態になったときの駆動軸５２の位置を検出することによって、バルブ１０１が全閉状態になったことを確認している。

制御部（図示せず）は、全閉センサ５３ｂからの出力を受けると、当接部材３６をクラッチ部材５６の原点位置Ｒに配置するために、直線型電動機１２１の駆動軸５２を縮める。クラッチ部材５６が駆動軸５２側に移動すると、当接部材３６は第二平面１４３から隙間を開けた状態で、プランジャ１１２を第一リブ１３３に摺動させながら、第二平面１４３の原点位置Ｒに向かって移動する。当接部材３６が原点位置Ｒの上に位置したことを原点センサ５３ｃが検出すると、直線型電動機１２１が停止する。このとき、クラッチ部材５６と当接部材３６は離間しており、クラッチ部材５６は当接部材３６に直線型電動機１２１の動力を伝達するのを遮断しているため、バルブ１０１は全閉状態から変化しない。

次に、開工程について説明する。図１０Ａに示すように、当接部材３６が原点位置Ｒの上に位置している状態において、電気駆動手段７が制御部から電気信号を受けると、直線型電動機１２１は駆動軸５２を縮める。そして、駆動軸５２が縮まると、クラッチ部材５６が移動することによって、当接部材３６は、プランジャ１１２を第一リブ１３３に摺接させながら、クラッチ部材５６の第二傾斜面１４４に向かって移動する。さらに駆動軸５２が縮まると、当接部材３６は第二傾斜面１４４上を駆動軸５２とは反対側に移動する。このとき、当接部材３６は第二傾斜面１４４上をバルブ本体２とは反対側に徐々に上昇するので、弁軸６はコイルバネ２８を圧縮させながらバルブ１０１を開放する方向に徐々に上昇する。そして、プランジャ１１２が誘導溝１４０に遊嵌され、図１０Ｂに示すように当接部材３６が反転位置Ｓの上に位置したことを反転センサ５３ｄが検出すると、制御部は直線型電動機１２１の作動を、駆動軸５２を縮める方向から伸ばす方向に反転させる。

直線型電動機１２１の作動方向が反転すると、駆動軸５２が伸びる方向にクラッチ部材５６が移動する。そして、クラッチ部材５６が移動すると、当接部材３６はプランジャ１１２を誘導溝１４０に遊嵌させながら第一傾斜面１３５に向かって移動する。さらに駆動軸５２が伸びると、当接部材３６が第一傾斜面１３５に到達し、当接部材３６は、プランジャ１１２を誘導溝１４０に遊嵌させながら、第一傾斜面１３５から第一曲面１３７を経て第一平面１３６に向かって移動する。このとき、当接部材３６は第一傾斜面１３５および第一曲面１３７を徐々に昇るので、弁軸６はコイルバネ２８を圧縮させながら徐々に持ち上げられる。そして、さらに駆動軸５２が伸び、当接部材３６が第一平面１３６に到達し、全開位置Ｐに到達すると、弁体１０５の上昇が止まり、バルブ１０１が全開状態となる。ここで、バルブ１０１が全開状態になったことを全開センサ５３ａが検出すると、直線型電動機１２１が停止する。

―第三の実施の形態―
以下、図１１〜１２Ｃを参照して、第三の実施の形態について説明する。図１１は第三の実施の形態に係るピンチバルブの斜視図である。図１２Ａ〜１２Ｃは第三の実施の形態に係るピンチバルブのクラッチ部材と当接部材の位置関係の変化を示す概略図である。第三の実施の形態が第二の実施の形態と異なる点は主に、電気駆動手段７の機構である。なお、図１１、１２では第一の実施の形態または第二の実施の形態と同様の作用や機能を有する構成要素には図１〜１０と同一の符号を付し、以下では第一の実施の形態との相違点を主に説明する。

第三の実施の形態に係るバルブ２０１は、バルブ本体２と、弁体（図示せず）を有する弁軸６と、電気駆動手段７とを有する。

第三の実施の形態において、バルブ本体２は、第一本体部１３と第二本体部１４と第三本体部１０２とを有し、第三本体部１０２はＳＵＳ製である。図１１、１２に示すように、第三本体部１０２は平面Ｌ字形板形状に形成されている。第一本体部１３および第二本体部１４から離れている第三本体部１０２の一方の端部には、回転型電動機５５が固定されている。第三本体部１０２の他方の端部には軸部３５の上部と略同一形状を有する連通孔が形成されている。第三本体部１０２のＬ字形の屈曲部の外縁にはセンサ支持部材３３が連結固定されている。センサ支持部材３３には光センサであり開度センサ５３である、全開センサ５３ａ、全閉センサ５３ｂおよび原点センサ５３ｃが装着されている。開度センサ５３は、クラッチ部材５６が回転することによって、当接部材３６がクラッチ部材５６の全開位置Ｐ、全閉位置Ｑおよび原点位置Ｒに到達したことをそれぞれ検出する。

第三の実施の形態において、弁軸６はＳＵＳ製である。図１１、１２に示すように、弁軸６の軸部３５の上端部には、分岐部１１１および当接部材３６が形成されている。分岐部１１１はＵ字形状に形成されている。分岐部１１１の上端部には、弁軸６の軸線に直交する方向にこれら上端部の間で延びる当接部材３６が形成されている。

第三の実施の形態において、電気駆動手段７は回転方向の動力を出力する回転型電動機５５と、回転型電動機５５の動力を弁軸６に伝達または遮断するクラッチ部材５６と、を有する。図１１、１２に示すように、回転型電動機５５は駆動軸５２を有する。駆動軸５２の先端部には、クラッチ部材５６が固定されている。また、駆動軸５２のさらに先端部には、開度センサ５３を作用させる遮光板２０２ａ〜ｃが装着されている。

第三の実施の形態において、クラッチ部材５６はＳＵＳ製の平面卵形状の板カムである。クラッチ部材５６の卵形状の膨らんでいる側の部分には駆動軸５２を挿入して接続する貫通孔が形成されている。クラッチ部材５６の卵形状のすぼまっている側の部分（以下、頂部２０３と称する。）の周側面が当接部材３６に接触する。クラッチ部材５６の頂部２０３の周側面には、全開位置Ｐ、全閉位置Ｑおよび原点位置Ｒが存在する。第三の実施形態では、第一領域は全開位置Ｐから原点位置Ｒまでの部分に相当し、第二領域は原点位置Ｒから全開位置Ｐまでの部分に相当する。図１２Ａ〜１２Ｃに示すように、第一領域の形状と第二領域の形状は異なっている。第三の実施の形態において、他の構成は第一の実施の形態または第二の実施の形態と同様であるので説明を省略する。また、バルブ２０１の内部構造は第二の実施の形態と同様であるので説明を省略する。

次に、第三の実施の形態に係るバルブ２０１の主要な作用について説明する。まず、閉工程について説明する。図１２Ａに示すように、全開状態のバルブ２０１では、クラッチ部材５６は全開位置Ｐにおいて当接部材３６に当接し、当接部材３６を持ち上げている。バルブ２０１が全開状態であることは全開センサ５３ａによって検出されている。電気駆動手段７が制御部（図示せず）から電気信号を受けると、回転型電動機５５は駆動軸５２を、図１２Ａ〜１２Ｃにおいて反時計回りに回転させる。駆動軸５２が回転すると、クラッチ部材５６が駆動軸５２とともに回転し、当接部材３６は、全開位置Ｐから全閉位置Ｑに向かってクラッチ部材５６の第一領域上を移動する。そして、さらに駆動軸５２が回転すると、当接部材３６とクラッチ部材５６は互いの係合が解除されて離間する。第三の実施の形態では、図１２Ｂに示すように、クラッチ部材５６の周側面において、当接部材３６がクラッチ部材５６から離間するときの位置が全閉位置Ｑとなる。このとき、第二領域のうち全閉位置Ｑの近傍部分がクラッチ部５８として作用している。このように、閉工程には、クラッチ部５８の作用によって、クラッチ部材５６が当接部材３６と離間する離間工程が含まれる。

当接部材３６とクラッチ部材５６が離間すると、クラッチ部材５６は回転型電動機５５の動力が当接部材３６を経て弁軸６に伝達されるのを遮断する。そのため、弁軸６は、バルブ本体２内に存在するコイルバネ２８の付勢力のみで、瞬間的にバルブ２０１を閉止する方向に下降する。そして、バルブ本体２内において、弁体（図示せず）が弁座（図示せず）に着座すると、弁軸６の下降が止まり、バルブ２０１が全閉状態となる（図１２Ｂ参照）。このとき、全閉センサ５３ｂが遮光板２０２ｂを検出する。

制御部は全閉センサ５３ｂからの出力を受けると、当接部材３６をクラッチ部材５６の原点位置Ｒに配置するために、さらに駆動軸５２を回転させる。ここで、第三の実施の形態では、クラッチ部材５６と当接部材３６とが再び当接したときの位置が原点位置Ｒとなる。駆動軸５２が回転すると、クラッチ部材５６は当接部材３６から離間した状態で駆動軸５２とともに回転する。駆動軸５２がさらに回転すると、頂点部２０３が当接部材３６に近づき、クラッチ部材５６が当接部材３６に当接する。すなわち、図１２Ｃに示すように、当接部材３６が原点位置Ｒに当接する。そして、原点センサ５３ｃが遮光板２０２ｃを検出し、回転型電動機５５が停止する。当接部材３６が全閉位置Ｑを離れ、原点位置Ｒに当接するまでの間は、回転型電動機５５の動力が当接部材３６に伝達されておらず、バルブ２０１は全閉状態である。

次に、開工程について説明する。図１２Ｃに示すように、当接部材３６が原点位置Ｒと当接している状態において、電気駆動手段７が制御部から電気信号を受けると、回転型電動機５５は駆動軸５２を、図１２Ｃにおいて反時計回り方向に回転させる。そして、駆動軸５２が回転すると、クラッチ部材５６が駆動軸５２とともに回転し、当接部材３６が、原点位置Ｒから全開位置Ｐに向かって第二領域を移動する。このとき、クラッチ部材５６の頂部２０３はバルブ本体２とは反対側に移動するので、当接部材３６はクラッチ部材５６と係合して持ち上げられることによってバルブ本体２とは反対側に上昇する。さらに駆動軸５２が回転すると、当接部材３６が全開位置Ｐに到達し、バルブ２０１が全開状態となる（図１２Ａ参照）。そして、全開センサ５３ａが遮光板２０２ａを検出し、回転型電動機５５が停止する。

本発明において、クラッチ部材５６として各種のカムを用いているが、カムの代わりに、ラックアンドピニオンや歯車、ネジなどの公知の機械要素にクラッチ部５８を備えたものを、クラッチ部材５６として用いることができる。また、本発明において、クラッチ部材５６と当接部材３６は互いに直接作用しているが、クラッチ部材５６と当接部材３６との間には減速機や方向転換機を配置することができる。

また、本発明に係るバルブにおいて、クラッチ部材５６を上下反対方向に配置して、弾性体（コイルバネ）を、流路を開放する方向に弁軸を付勢するように配置することにより、開工程に離間工程を含ませることができ、それによりバルブの流路を瞬間的に開放することができる。言い換えれば、上述のようにバルブを構成することによって、開工程に要する時間を閉工程に要する時間よりも短くすることができる。一例として、図１３〜１４Ｃに、本発明の第三の実施の形態に係るバルブの変形例を示す。本変形例に係るバルブ１では、コイルバネ２８は、弁軸６のバネ受け部１０８の下面と第二本体部１４のシリンダ部１１３の底面との間で挟持されている。本変形例では、クラッチ部材５６の周方向領域において、第一領域は全閉位置Ｑから全開位置Ｐまでの部分に相当し、第二領域は全開位置Ｐから全閉位置Ｑまでの部分に相当する。図１４Ａ〜図１４Ｃに示すように、第一領域の形状と第二領域の形状は異なっている。

本変形例において、全閉状態のピンチバルブ１では、クラッチ部材５６が当接部材３６を全閉位置Ｑで押圧している（図１４Ａ参照）。そして、開工程において、回転型電動機５５の駆動軸５２を第三の実施の形態とは逆方向（図１４Ａでは時計回り）に回転させて、クラッチ部材５６を回転させると、当接部材３６が全閉位置Ｑから全開位置Ｐに向かってクラッチ部材５６の第一領域上を移動する。そして、当該当接部が全開位置Ｐに到達すると、当接部材３６とクラッチ部材５６は互いの係合が解除されて離間する。すると、弁軸６が、バルブ本体２内に存在するコイルバネ２８の付勢力のみによって、瞬間的にバルブ２０１を開放する方向に上昇する（図１４Ｂ参照）。このとき、第一領域の全開位置Ｐの近傍部分がクラッチ部５８として作用している。このように、第三の実施の形態の変形例において、開工程には、クラッチ部５８の作用によって、クラッチ部材５６が当接部材３６と離間する離間工程が含まれる。

本変形例において、さらにクラッチ部材５６を回転させると、クラッチ部材５６が当接部材３６に原点位置Ｒにおいて当接する（図１４Ｃ参照）。さらに閉工程において、当接部材３６が原点位置Ｒに位置している状態で、クラッチ部材５６を回転させると、当接部材３６が原点位置Ｒから全閉位置Ｑに向かってクラッチ部材５６の第二領域上を移動する。そして、当接部材３６が全閉位置Ｑに到達すると、バルブ２０１が全閉状態になる（図１４Ａ参照）。

本発明において、バルブ本体２、弁軸６、弁体１０５、コイルバネ２８、当接部材３６、クラッチ部材５６などの各種構成部品は、各種構成部品に求められる特性を満たす材料であれば、金属、プラスチック、ガラス、陶器などの公知の材料を使用することができる。好適な材料としては、ポリ塩化ビニル、ポリビニリデンフルオロライド、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ＳＵＳなどが好ましい。また、本発明において、管体４、弁体１０５などの各種構成部品は、各種構成部品に求められる特性を満たす材料であれば、ゴム、プラスチックなどの公知の材料を使用することができる。好適な材料としては、パーフロロエラストマー、フッ素ゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、ニトリルゴムなどのエラストマー、ＰＰ、ＰＥ、ポリ塩化ビニル、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体などのプラスチックが挙げられる。

なお、上記の第一の実施の形態〜第三の実施の形態の構成要素を任意に組み合わせてバルブを構成してもよい。すなわち、本発明の特徴および機能を実現できる限り、本発明は実施の形態のバルブに限定されない。

１ ピンチバルブ
２ バルブ本体
３ 流路
４ 管体
５ 挟圧子（弁体）
６ 弁軸
７ 電気駆動手段
１１ 本体部
１２ 蓋部
１３ 第一本体部
１４ 第二本体部
２８ コイルバネ
３６ 当接部材
５３ 開度センサ
５５ 回転型電動機
５６ クラッチ部材
１０１ バルブ
１０２ 第三本体部
１２１ 直線型電動機
２０１ バルブ
Ｐ 全開位置
Ｑ 全閉位置
Ｒ 原点位置
Ｓ 反転位置

Claims (7)

1. 流路を有するバルブ本体と、
   前記流路を開放または閉止する弁体と、
   前記弁体を駆動する電気駆動手段と、
   前記電気駆動手段の動力を前記弁体に伝達する当接部材を備える弁軸と、
   前記電気駆動手段に備えられ、前記電気駆動手段の動力を、前記当接部材を介して前記弁軸に機械的に伝達するクラッチ部材と、
   前記弁体を流路閉止方向または流路開放方向のどちらか一方の方向に駆動する弾性体と、
   を備え、
   前記流路を閉止する閉工程または前記流路を開放する開工程のどちらか一方の工程では、前記クラッチ部材が前記当接部材から離間する離間工程を含み、
   前記離間工程では、前記弾性体のみが前記弁体を駆動し、
   前記閉工程または前記開工程の他方の工程では、前記クラッチ部材が常に前記当接部材に当接し、前記電気駆動手段のみが前記弁体を駆動し、
   前記一方の工程に要する時間が前記他方の工程に要する時間よりも短いことを特徴とする、
   バルブ。
2. 前記クラッチ部材は、前記一方の工程において前記クラッチ部材が前記当接部材と離間させるクラッチ部を含む第一領域と、前記他方の工程において前記電気駆動手段の動力により前記弁軸を駆動する第二領域と、を有し、
   第一領域の形状と第二領域の形状が異なっていることを特徴とする、
   請求項１に記載のバルブ。
3. 前記流路が全閉または全開している状態において、前記クラッチ部材は前記電気駆動手段の動力の前記弁軸への伝達が遮断されていることを特徴とする、
   請求項１または請求項２に記載のバルブ。
4. 前記電気駆動手段が、動力を前記クラッチ部材に伝達する駆動軸を備え、回転運動を動力として出力する回転型電動機であり、
   前記回転型電動機は、前記駆動軸が前記流路と同じ方向に延びるように配置されていることを特徴とする、
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のバルブ。
5. 前記電気駆動手段が回転運動を動力として出力する回転型電動機であり、
   前記クラッチ部材が板カムであり、
   前記クラッチ部が平面部であることを特徴とする、
   請求項２に記載のバルブ。
6. 前記電気駆動手段が回転運動を動力として出力する回転型電動機であり、
   前記クラッチ部材が板カムであり、
   前記クラッチ部が前記クラッチ部材の内側にくぼむ凹曲面であることを特徴とする、
   請求項２に記載のバルブ。
7. 前記バルブ本体は弾性を有する管体を備え、
   前記流路は前記管体の内部に形成され、
   前記弁体は前記管体を押圧しまたは押圧を解除することによって前記流路を閉止または開放することを特徴とする、
   請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のバルブ。

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