JPH063230Y2 - 弁装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 《考案の目的》 〈産業上の利用分野〉 本考案は気体、液体、粘性流体等の流路を切り替える弁
装置に関するものであって、特に流路の切替作業を直接
担う弁体に対して流体圧力が作用することによる弁体切
替時における作動不良ないしは作動不能状態を解消し得
る新規な構造に係るものである。

〈考案の背景〉 例えば一方の流路から流入する流体を他の流路に選択的
に流出させる場合、弁装置のボディー内に弁体を内装し
た弁室を設け、この弁体の弁室内における偏寄位置を切
り替えることにより、流入から流出に至る供給系統を切
り替えている。ところでこの場合弁体が他の動力により
シフトされることによって、弁室の一方に偏寄して所望
の供給系統を形成した場合、流体の有する圧力は弁体を
更に偏寄した側に押し付けるように作用する。この作用
自体はカットすべき供給系統へ流体がリークしないよう
に作用する点では好ましいものの、次に弁を切り替えよ
うとする場合には流体の圧力に抗して弁体をシフトしな
ければならない。そのため最も簡単な機構で迅速な切り
替えのできるソレノイドを直接作動させるには負荷が大
きすぎて不可能であり、従ってこのようなソレノイドに
よる直動方式はその利点が評価されながらも流体圧力が
低い場合や低粘度の液体の場合、あるいは気体を扱う場
合など適用対象が限られていた。そして高圧の流体や高
粘度の液体等を扱う場合には、多くの場合その供給され
る流体を小径のパイロット孔から導き出し、その圧力エ
ネルギーを蓄積してバルブの切替作動圧を得るようにし
ていた。このためパイロット系の流路や蓄圧室を別形成
する必要があり、構造が複雑化するとともに、このよう
な手法では作動にあたって一定のタイムラグが生ずるこ
とは免れ得ない。そしてパイロット系の流路等が複雑に
構成されていることは粘度の高い液体、あるいは固粒化
物が混在する液体等の場合にはこれがパイロット系の細
孔を塞いだり、あるいはパイロット系の孔内で流体が固
化してしまったりして充分に作動しない場合が生ずるも
のであり、結局はこのようなパイロット式の弁切替機構
であっても充分な対応はなされていない。このためこの
ような取り扱いの難しい流体の場合には単に一系統の流
路を断接するボールバルブ等を並列的に設けたりするも
のであり、装置の専有スペースが過大なものとなった
り、装置コストが上昇するなど種々の不都合が生じてい
る。

〈開発を試みた技術的事項〉 本考案はこのような背景に鑑みなされたものであって、
本考案者はシンプルな直動方式のワンボディータイプの
弁装置の形式をとりながら、従来では取り扱いの困難で
あった高圧流体や高粘度の流体、あるいは不定形固形物
が混在するような液体であっても適用可能な新規な弁装
置の開発を試みたものである。

《考案の構成》 〈目的達成の手段〉 即ち本考案たる弁装置は、ボディー内に弁体を内装した
一または複数の弁室を設け、前記弁体の弁室内における
偏寄位置を切り替えることにより弁室に連なる複数系統
の流路の連通状態を切り替える装置において、前記弁体
は一本の弁棒に取り付けられ、且つこの弁棒はボディー
の端部において前記弁室と連なった連通室の流体圧力を
受ける可撓性を有する受圧板によって支持されているこ
とを特徴として成るものであり、もって前記目的を達成
しようとするものである。

〈考案の作用〉 本考案は弁体を支持する弁棒が弁室と連通した連通室か
ら流体圧力を受けるべく設けられた可撓性の受圧板によ
って両端が支持されているから、弁体に流体圧力が作用
しとしても必ずこれを消去するような方向にいずれか一
方の受圧板が圧力を受け、弁体全体を通してみると、流
体圧が一方向にのみかかることがなく、これによって高
粘度あるいは高圧の流体であってもソレノイドの直接駆
動によって確実に弁体の切替作動がなし得る。

〈実施例〉 以下本考案を図示の実施例に基づいて具体的に説明す
る。符号１は本考案たる弁装置であって、このものは例
えば工業用ロボットのマニュピュレータの作動用液体、
気体等の分配用の弁、あるいは液体飲料等の食料用の供
給切替系統、その他あらゆる流体の切替用の弁として用
いることができる。この弁装置１は第１〜３図に示す実
施例では一本の流入管路２と二本の流出管路３とが接続
されたいわゆる三方弁タイプのものである。尚、流入管
路２及び流入管路３はこれらが複数本設けられる場合に
は、これらを区別して２Ａ，２Ｂ，・・・あるいは３
Ａ，３Ｂ，・・・と添符号を付す。更に弁装置１はその
駆動源としてソレノイド５を一体的に具える。以下この
弁装置１について詳述すると、一例としてステンレス、
真鍮、合成樹脂等から成るボディー10に前記流入管路２
及び流出管路３、ソレノイド５が取り付けられるもので
あり、ボディー10は一例として円柱状の外形を有する。
尚、製造上はボディー１０はそのほぼ中央部で軸方向に
例えば二分割して構成される。そしてボディー10の外周
部には流入管路２を受け入れる接続部12と流出管路３を
受け入れる接続部13とが形成されるものであり、共にテ
ーパネジ状の嵌込構造を有する。更にボディー10のほぼ
中心部には弁室15を形成するものであり、この弁室15か
ら更にボディー10の軸方向両端に向かって流体Ａが通過
し得る連通室16を形成する。そして弁室15あるいは連通
室16と、接続部12，13との間には中継孔17を削成する。
尚、例えば流入管路２から接続部12、更に中継孔17から
連通室16に至り、更に他の中継孔17から接続部13、更に
流出管路３に至るまでの岐路が実質的に流体Ａの流路を
形成する。このような弁室15内には流体Ａの流路を切り
替える弁体20が設けられるものであって、この弁体20は
連通室16内を貫き、更にソレノイド５におけるヨーク５
Ａと接続される弁棒21に対して設けられるものであり、
その表面にはライニング22が設けられ、これが弁室15に
おけるバルブ当たり面15ａ，15ｂと直接接触するように
構成される。そして本考案の特徴的構成として、前記弁
棒21はボディー10の軸方向両端において受圧板23によっ
て支持される。尚、受圧板23をそれぞれ区別して表示す
る場合にはソレノイド５側の受圧板を23Ａ、他の端部側
の受圧板を23Ｂとして示す。そしてこの受圧板23は弁棒
21を支持するとともに、弁室15と連通する連通室16の両
端部を閉鎖して、これを密閉状態とするものであり、例
えば可撓性を有するダイヤフラム状の材質を用いて成
る。この受圧板23のボディー10に対する固定は押さえリ
ング24を介してその周囲が固定されるとともに、これら
を例えばボディー10を組み立てるためのボルト・ナット
25によって固定するように構成する。勿論この押さえリ
ング24を固定する手段は、ボディー10の組立用のボルト
・ナットとは別に独立したボルトによって押さえ込むよ
うにしてもよい。更にこの実施例ではソレノイド５側の
連通室16内にセットスプリング26を設けるものであり、
このセットスプリング26は弁棒21を常時一定の方向に押
し込み、弁体20が常時一方への偏寄傾向を確保するよう
な作用としてもよいし、常に弁体20が弁室15内における
中立位置にあるようにセットしてもよいし、要は所望の
状態に弁体20を設定し得るようにし、且つソレノイド５
によるシフトが解除された場合に弁体20を初期の待機位
置に戻すような作用をするものであればよい。尚、セッ
トスプリング26はこのように連通室16内に設けるほか、
これを外部に設けるようにしてもよいし、不要であれば
設ける必要はない。

本考案の一つの実施例は以上述べたような構成を有する
ものであり、次のように作動する。まず第３図（ａ）に
示すような状態を始発状態として説明すると、この状態
ではセットスプリング26の押上作用をしていることによ
り、弁棒21はソレノイド５側に押し上げられており、弁
体20は弁室15におけるバルブ当たり面15ａ側に偏寄した
状態に設定される。この状態では例えば流入管路２Ａか
らの流体Ａは弁室15を経て矢印で示すように流出管路３
Ｂ側に流出する。このとき流体Ａの圧力は当然弁体20に
作用して矢印Ｐ_１で示すように弁体20をバルブ当たり面
15ａに押し付ける圧力として作用している。そして一方
では流体Ａの圧力は流出管路３Ｂが連通している連通室
16側において作用し、受圧板23Ｂ側にも圧力Ｐ_２として
作用する。これによって弁体20と一体の弁棒21にかかる
力でみると、あたかも弁体20がバルブ当たり面15ａ側に
押し付けられる圧力Ｐ_１と、受圧板23Ｂが外側に押し付
けられる圧力Ｐ_２とがほぼ相殺し合って、弁棒21に対し
過剰な偏寄圧力を生じさせない状態となっている。そし
てこの状態からソレノイド５を例えば励磁してヨーク５
Ａを突出させた場合には、ソレノイド５の直接的な押上
力程度の力で充分弁棒21を第３図（ｂ）に示すように移
動させることが可能となる。このようにシフトした場合
には、弁体20は弁室15においてバルブ当たり面15ｂ側に
偏寄して先に形成されていた流入管路２Ａから流出管路
３Ｂに至る管路が閉じられるとともに、流入管路２から
弁室15を経て流出管路３Ａに至る流路が形成される。こ
のときも同様に弁室15内において弁体20はバルブ当たり
面15ｂ側に押し付けられるような圧力Ｐ_３を受けるとと
もに、弁棒21を支持した受圧板23はソレノイド５側へ押
し込まれるような圧力Ｐ_４を受け、このそれぞれの圧力
Ｐ_３，Ｐ_４が相互に消去し合った状態で単にソレノイド
５の押込力による弁体20の切り替えがなされた状態とな
る。

本考案は以上述べたような三方弁の基本的な実施例が存
在するが、この技術思想を基に四方弁、更に多系統の弁
構成も可能である。例えば第４，５図に示す実施例は四
方弁が構成される場合であって、このものは先に述べた
実施例と基本的に構成を同じくするものであるが、一例
として弁棒21の中心部をくり抜いて棒芯部中継孔27を有
する。この場合も第５図（ａ）に示すようにセットスプ
リング26によって、始発状態において弁体20がそれぞれ
バルブ当たり面15ａ側に偏寄している場合には流入管路
２Ａからの系統はソレノイド５側の弁室15を経て連通室
16から流出管路３Ｂに至る経路が形成されるとともに、
流入管路２Ｂからの経路はソレノイド５から隔たった側
の弁室15を経て棒芯部中継孔27を経てソレノイド５側の
連通室16を経て流出管路３Ａに至る経路が形成される。
この場合も同様に各弁体20及び受圧板23に対してかかる
圧力はそれぞれが互いにほぼ消去し合うようなかたちと
なり、以後、弁棒21のシフトに障害とならない状態とな
っている。次いで第５図（ｂ）に示すようにソレノイド
５におけるヨーク５Ａを突出させることにより弁棒21を
押し込むと弁体20がバルブ当たり面15ｂ側に偏寄してそ
れぞれ流入管路２Ａから流出管路３Ａに至る経路と、流
入管路２Ｂから流出管路３Ｂに至る経路が形成される。

《考案の効果》 本考案は以上述べたように弁棒21を弁室15内の流体圧力
を受ける受圧板23を介して前後両端で支持するようにし
たから、流体Ａによって生ずる圧力が互いに打ち消し合
うような状態となり、弁体20が一方に偏寄した状態であ
っても過剰な押付圧力とならずに比較的駆動力の弱いソ
レノイド等によっても直接駆動（直動）が可能となる。
これによってこの主の弁装置の全体としてのコンパクト
化が可能となる。また構造が極めて単純であって、パイ
ロット孔等が一切存在しないから、比較的粘度の高い液
体や例えば清涼飲料等、糖分を含んで固化し易い飲食用
液体を取り扱う場合であっても何ら支障がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の弁装置を示す分解斜視図、第２図は同
上要部を破断して示す正面図、第３図は同上弁装置の作
動状態を示す縦断面図、第４図は弁装置の他の実施例を
示す縦断面図、第５図は同上弁装置の作動状態を示す縦
断面図である。 １；弁装置 ２，２Ａ，２Ｂ；流入管路 ３，３Ａ，３Ｂ；流出管路 ５；ソレノイド ５Ａ；ヨーク 10；ボディー 12，13；接続部 15；弁室 15ａ，15ｂ；バルブ当たり面 16；連通室 17；中継孔 20；弁体 21；弁棒 22；ライニング 23，23Ａ，23Ｂ；受圧板 24；押さえリング 25；ボルト・ナット 26；セットスプリング 27；棒芯部中継孔 Ａ；流体 Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３，Ｐ_４；圧力

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ボディー内に弁体を内装した一または複数
   の弁室を設け、前記弁体の弁室内における偏寄位置を切
   り替えることにより弁室に連なる複数系統の流路の連通
   状態を切り替える装置において、前記弁体は一本の弁棒
   に取り付けられ、且つこの弁棒はボディーの端部におい
   て前記弁室と連なった連通室の流体圧力を受ける可撓性
   を有する受圧板によって支持されていることを特徴とす
   る弁装置。