特開 2023-98830 流体開閉弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023098830

(43)【公開日】2023-07-11

(54)【発明の名称】流体開閉弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/524 20060101AFI20230704BHJP

   G05D 16/06 20060101ALI20230704BHJP

【ＦＩ】

F16K31/524 C

G05D16/06 Z

【審査請求】有

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022189420

(22)【出願日】2022-11-28

(31)【優先権主張番号】202111644135.8

(32)【優先日】2021-12-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(31)【優先権主張番号】202210145977.7

(32)【優先日】2022-02-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(71)【出願人】

【識別番号】000208064

【氏名又は名称】大洋技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100119585

【弁理士】

【氏名又は名称】東田 潔

(74)【代理人】

【識別番号】100096998

【弁理士】

【氏名又は名称】碓氷 裕彦

(72)【発明者】

【氏名】邵 熙鵬

(72)【発明者】

【氏名】森 克巳

【テーマコード（参考）】

3H063

5H316

【Ｆターム（参考）】

3H063AA01

3H063BB50

3H063DB18

3H063GG03

5H316BB01

5H316DD02

5H316EE02

5H316EE10

5H316EE12

5H316FF14

5H316GG01

5H316JJ01

5H316KK02

5H316LL07

(57)【要約】

【課題】磁石を用いることなく、低圧側所定圧以下の状態での通路閉、作動圧の状態での通路開、高圧側所定圧より高い状態での通路閉の３通りの切り替えを確実に行う。
【解決手段】ダイヤフラム室に配置されダイヤフラムのダイヤフラム室側への変位方向である第１方向及びダイヤフラムの定圧室側への変位である第２方向にダイヤフラムと共に移動するカム構造体と、第１方向及び第２方向とは直交する方向であって、流入通路の弁座からダイヤフラム室に向かう方向である第３方向及び流入通路のダイヤフラム室から弁座に向かう方向である第４方向に移動して、弁座を開閉する弁体部材とを備える。ダイヤフラムの第１方向及び第２方向の移動を、カム構造体を介して弁体部材の第３方向及び第４方向の移動に変えて、通路の開閉を行う。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ダイヤフラム室、このダイヤフラム室に流体を流入する流入通路、この流入通路の前記ダイヤフラム室とは反対側面に形成される弁座、及び前記ダイヤフラム室から流体を流出する流出通路とを備えるバルブ本体と、
前記ダイヤフラム室とダイヤフラムを挟んで配置され内部が所定圧に保たれる定圧室を形成するバルブカバーと、
前記ダイヤフラム室に配置され、前記ダイヤフラムの前記ダイヤフラム室側への変位方向である第１方向及び前記ダイヤフラムの前記定圧室側への変位である第２方向に前記ダイヤフラムと共に移動するカム構造体と、
前記ダイヤフラムを前記第１方向に付勢するダイヤフラム付勢バネと、
前記カム構造体の前記第１方向及び前記第２方向の移動を支持するカムガイドと、
前記第１方向及び前記第２方向とは直交する方向であって、前記流入通路の前記弁座から前記ダイヤフラム室に向かう方向である第３方向及び前記流入通路の前記ダイヤフラム室から前記弁座に向かう方向である第４方向に移動して、前記弁座を開閉する弁体部材とを備え、
前記カム構造体は、前記第１方向の端側に形成される第１カム面と前記第２方向の端側に形成される第２カム面が、前記第１方向及び前記第２方向の中間部位に形成される第３カム面より前記第３方向に変移した形状であり、
前記弁体部材は、前記弁座と当接離脱する弁本体と、前記カム構造体と当接して前記カム構造体の前記第１方向及び前記第２方向の移動を前記第３方向及び第４方向の変位に代えて前記弁本体に伝える弁ロットとを備える
ことを特徴とする流体開閉弁。

【請求項2】

前記弁体部材は、前記弁本体を前記弁座側に付勢する弁付勢バネを更に備える
ことを特徴とする請求項１記載の流体開閉弁。

【請求項3】

前記弁体部材の前記弁ロットは、前記第３方向の先端にボール部材を収容する
ことを特徴とする請求項１記載の流体開閉弁。

【請求項4】

前記弁体部材の前記弁ロットは、前記第３方向の先端に摺動部材を前記第３方向及び前記第４方向に移動可能に収容するとともに、この摺動部材を前記第３方向に付勢する摺動部材付勢バネを備える
ことを特徴とする請求項１記載の流体開閉弁。

【請求項5】

前記カム構造体は、前記第１カム面と前記第２カム面と前記第３カム面が前記第１方向及び前記第２方向と平行な平面であり、前記第２カム面と前記第３カム面との間は前記第１方向に向かうにつれて前記第４方向に傾斜する傾斜面であり、前記第３カム面と前記第１カム面との間は前記第１方向に向かうにつれて前記第３方向に傾斜する傾斜面である
ことを特徴とする請求項１記載の流体開閉弁。

【請求項6】

前記カム構造体は、前記第１カム面に前記第３方向に窪んで前記弁ロットの前記第３方向の先端を受ける第１カム面凹部を備える
ことを特徴とする請求項１記載の流体開閉弁。

【請求項7】

前記カム構造体は、前記第２カム面に前記第３方向に窪んで前記弁ロットの前記第３方向の先端を受ける第２カム面凹部を備える
ことを特徴とする請求項１記載の流体開閉弁。

【請求項8】

前記カム構造体は、前記第３カム面に前記第４方向に膨らんで前記弁ロットの前記第１方向及び前記第２方向の移動を阻害する第３カム面凸部を備える
ことを特徴とする請求項１記載の流体開閉弁。

【請求項9】

前記バルブ本体の前記流入通路の前記弁体部材の流体流れ上流側には、流体の流量を調整する流量調整弁が配置され、
この流量調整弁は、
前記流入通路のうち前記弁本体の流体流れ上流側に配置される通路絞り部と、
この絞り部の流体流れ上流側に、前記絞り部と対向配置されるボール弁と、
このボール弁を前記絞り部より引き離す方向に付勢するボール弁付勢バネとを備える
ことを特徴とする請求項１記載の流体開閉弁。

【請求項10】

前記バルブ本体の前記流出通路には、流体流れを開閉切り替える流体切替弁が配置され、
この流体切替弁は、
筒形状をして前記流出通路に位置するバルブ室と、このバルブ室と軸方向に連続する円筒状の回動支持部とが、前記バルブ本体に形成され、
前記回動支持部に回転可能に配置されるバルブ基部と、このバルブ基部と一体に回動し前記バルブ室内を回動するバルブ部とを有するバルブ部材と、
前記バルブ部と一体に回動し、前記流出通路の前記バルブ室への開口部と対向して、前記開口部を閉じるシール部材とを備え、
前記回動支持部及び前記バルブ基部の中心軸位置に対して、前記シール部材の回動時の回動中心軸位置が偏芯しており、前記シール部材の回動に応じて前記シール部材は前記開口部に押圧される
ことを特徴とする請求項１記載の流体開閉弁。

【請求項11】

前記バルブ本体の前記流出通路の下流には、流出管が配置され、
この流出管は、前記バルブ本体に対して回動可能に保持されている
ことを特徴とする請求項１記載の流体開閉弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本件の開示は流体の圧力に応じて流路の開閉を切り替える開閉弁に関し、例えば、ガス配管の開閉等に用いることができる。

【背景技術】

【0002】

流体の開閉弁として、流体の圧力に応じて流体圧が低圧側所定圧より低い状態では流路を閉じ、低圧側所定圧と高圧側所定圧との間の作動圧の状態では流路を開き、流体圧が高圧側所定圧より高くなると流路を閉じる開閉弁が用いられる場合がある。特許文献１記載の流体開閉弁では、閉、開、閉の３つの状態を切り替えて維持するために、圧力に応じて変移するダイヤフラムと、ダイヤフラムの位置を保持する磁石とを用いている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】中国実用新案登録番号 ＣＮ２１３７４５１０５Ｕ号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ただ、磁石は周囲温度が高温となると磁力が低下するため、所定の状態を維持するのが困難となる場合がある。その為、本来流路を閉じてガス流れを遮断する必要がある状態でも、流路閉を維持できずガスを流してしまう恐れがある。

【0005】

本件開示は、上記点に鑑み、開閉の状態維持に磁石を用いることなくダイヤフラムの変位のみで弁体部材が流路を開いた状態及び閉じた状態を維持することができるようにすることを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の第１は、ダイヤフラム室このダイヤフラム室に流体を流入する流入通路この流入通路のダイヤフラム室とは反対側面に形成される弁座及びダイヤフラム室から流体を流出する流出通路とを備えるバルブ本体と、ダイヤフラム室とダイヤフラムを挟んで配置され内部が所定圧に保たれる定圧室を形成するバルブカバーと、ダイヤフラム室に配置されダイヤフラムのダイヤフラム室側への変位方向である第１方向及びダイヤフラムの定圧室側への変位である第２方向にダイヤフラムと共に移動するカム構造体と、ダイヤフラムを第１方向に付勢するダイヤフラム付勢バネと、カム構造体の第１方向及び第２方向の移動を支持するカムガイドと、第１方向及び第２方向とは直交する方向であって、流入通路の弁座からダイヤフラム室に向かう方向である第３方向及び流入通路のダイヤフラム室から弁座に向かう方向である第４方向に移動して、弁座を開閉する弁体部材とを備えている。

【0007】

そして、本開示の第１のカム構造体は、第１方向の端側に形成される第１カム面と第２方向の端側に形成される第２カム面が、第１方向及び第２方向の中間部位に形成される第３カム面より第３方向に変移した形状である。かつ、本開示の第１の弁体部材は、弁座と当接離脱する弁本体と、カム構造体と当接してカム構造体の第１方向及び第２方向の移動を第３方向及び第４方向の変位に代えて弁本体に伝える弁ロットとを備えている。

【0008】

本開示の第１によれば、ダイヤフラムの第１方向及び第２方向の変位が、カム構造体と弁ロットとの協働により、弁体部材の第３方向及び第４方向の変位に変換される。その為、磁石等の部材を必要とすることなく、弁体部材の位置を第１カム面位置、第２カム面位置、及び第３カム面の位置に保持することができる。

【0009】

第２カム面の位置は、カム構造体の第２方向の端側であるので、ダイヤフラムが最も第１方向に変移した状態である。これはダイヤフラム室内の圧力が定圧室内圧力より低い状態に対応する。そして、その状態では弁ロットは第３方向に変移して、弁本体は弁座に当接し流入通路を閉じる。

【0010】

第３カム面の位置は、カム構造体の第１方向及び第２方向の中間部位であるので、ダイヤフラムは、第１方向の端側（第２カム面の位置）から第２方向に変移している。即ち、ダイヤフラム室内の圧力は、低圧側所定圧と高圧側所定圧との中間である作動圧となっている。この状態では、弁ロットは第４方向に変移して、弁本体は弁座から離脱し流入通路を開く。これにより作動圧の流体を流すことができる。

【0011】

第１カム面の位置は、カム構造体の第１方向の端側であるので、ダイヤフラムが最も第２方向に変移した状態である。これはダイヤフラム室内の圧力が定圧室内圧力に対して、高圧側所定圧より高い状態に対応する。高圧の流体が流れるのは望ましくないので、この状態では弁ロットは第３方向に変移する。それにより、弁本体は弁座に当接して流入通路を閉じる。

【0012】

本開示の第２は、弁体部材は弁本体を弁座側に付勢する弁付勢バネを更に備えている。弁付勢バネを配置することで、弁体部材の挙動を安定させることができる。

【0013】

本開示の第３は、弁体部材の弁ロットは第３方向先端にボール部材を回転可能に収容している。ボール部材を配置することで弁ロットがカム構造体に対して滑りやすくなる。それにより、弁ロットの第２カム面と第３カム面との間の移動、及び第３カム面と第２カム面との移動がスムーズになされる。

【0014】

本開示の第４は、弁体部材の弁ロットは第３方向先端に摺動部材を第３方向及び第４方向に移動可能に収容するとともに、この摺動部材を第３方向に付勢する摺動部材付勢バネを備えている。摺動部材をカム構造体に対して滑らかに移動させることができる。なお、摺動部材の第３方向及び第４方向への移動量は、第２カム面と第３カム面との変位量や第３カム面と第１カム面との変位量より小さいので、カム構造体に対して弁ロットを第３方向及び第４方向に変位することはできる。

【0015】

本開示の第５は、カム構造体は第１カム面、第２カム面及び第３カム面が第１方向及び第２方向と平行な平面としている。そして、第２カム面と第３カム面との間は第１方向に向かうにつれて第４方向に傾斜する傾斜面としてあり、第３カム面と第１カム面との間は第１方向に向かうにつれて第３方向に傾斜する傾斜面としている。

【0016】

第１カム面、第２カム面及び第３カム面が第１方向及び第２方向と平行な平面となっているので、弁ロットが第１カム面、第２カム面及び第３カム面と係合している状態で流体圧力が多少変動し、ダイヤフラムが第１方向及び第２方向に変移しても、弁体部材はその位置を保持することができる。これにより、弁本体による弁座の開閉を安定させることができる。

【0017】

本開示の第６は、カム構造体は第１カム面に第３方向に窪んで弁ロットの第３方向先端を受ける第１カム面凹部を備えている。上記のように弁ロットが第１カム面に当接しているのは、ダイヤフラム室内の圧力が高圧側所定圧より高くなった状態である。この状態では弁本体は弁座と当接して流入通路を確実に閉じていることが望ましい。そこで、弁ロットの第３方向先端を第１カム面凹部に嵌め合わせることで、弁本体の閉状態を確実に維持することができる。

【0018】

本開示の第７は、カム構造体は第２カム面に第３方向に窪んで弁ロットの第３方向先端を受ける第２カム面凹部を備えている。弁ロットが第２カム面に当接しているのは、ダイヤフラム室内の圧力が低圧側所定圧より低い状態である。この状態は流体開閉弁が流路に接続されていない状態も含まれる。即ち、流体開閉弁の輸送時も含まれ、その状態はカム構造体や弁体部材が移動しないことが望ましい。そこで、弁ロットの第３方向先端を第１カム面凹部に嵌め合わせることで、弁本体の閉状態を確実に維持できるようにしている。

【0019】

本開示の第８は、カム構造体は第３カム面に第４方向に膨らんで弁ロットの第１方向及び第２方向の移動を阻害する第３カム面凸部を備えている。弁ロットが第３カム面と当接しているのは、流体が所定の作動圧にある状態で、この状態はできる限り弁本体が弁座から離脱して流入通路を開いているのが望ましい。そこで、第３カム面凸部を設けることで、弁ロットが不必要に第２カム面側や第１カム面側に移動しないようにしている。

【0020】

本開示の第９は、バルブ本体の流入通路の弁体部材の流体流れ上流側には、流体の流量を調整する流量調整弁が配置されている。そして、この流量調整弁は、流入通路の内弁本体の流体流れ上流側に配置される絞り部と、この絞り部の流体流れ上流側に絞り部と対向配置されるボール弁と、このボール弁を絞り部より引き離す方向に付勢するボール弁付勢バネとを備えている。

【0021】

流体流量が増えてボール弁付勢バネの付勢力に勝れば、ボール弁は絞り部側に変移する。その結果、ボール弁と絞り部とにより流体の流路は絞られ、流通抵抗が増して流量が制限される。逆に、流量が適正値以下になれば、ボール弁付勢バネの付勢力によりボール弁は絞り部から引き離される。その結果、ボール弁と絞り部との間の流通抵抗が減少して流量が増すこととなる。この流量調整弁の挙動は下流の流体開閉と連動している。例えば流体流量が変動しても、流量調整弁を用いることで下流の流体開閉弁の挙動を安定させることができる。

【0022】

本開示の第１０は、バルブ本体の流出通路には、流体流れを開閉切り替える流体切替弁が配置されている。そして、この流体切替弁は、筒形状をして流出通路に位置するバルブ室と、このバルブ室と軸方向に連続する円筒状の回動支持部とがバルブ本体に形成されている。また、回動支持部に回転可能に配置されるバルブ基部と、このバルブ基部と一体に回動しバルブ室内を回動するバルブ部とを有するバルブ部材と、バルブ部と一体に回動し流出通路のバルブ室への開口部と対向して開口部を閉じるシール部材とを備えている。

【0023】

そして、本開示の第１０は、バルブ室の中心軸位置に対して、シール部材の回動時の回動中心軸位置が偏芯しており、シール部材の回動に応じてシール部材は開口部に押圧される流体切替弁である。

【0024】

本開示の第１０では、バルブ室の中心軸位置に対して、シール部材の回動時の回動中心軸位置が偏芯している結果、シール部材の径方向位置が、シール部材の回動に応じて変位する。そのため、この変位を利用してシール部材を流体入口通路及び流体出口通路のいずれか一方に押圧することが可能である。このシール部材の押圧により、シール部材が流体入口通路及び流体出口通路のいずれか一方を確実にシールすることができる。

【0025】

本開示の第１１は、バルブ本体の流出通路の下流に、流出管を配置している。そして、この流出管は、バルブ本体に対して回動可能に保持されている。これにより、流出管に接続する配管の取り回し方向を自在に設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】図１は、流体開閉弁の第１状態の断面図である。

【図2】図２は、流体開閉弁の第２状態の断面図である。

【図3】図３は、流体開閉弁の第３状態の断面図である。

【図4】図４は、図１のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図である。

【図5】図５は、図４よりバルブ部を９０度回動させた状態の断面図である。

【図6】図６は、カム構造体の断面図である。

【図7】図７は、カム構造体の他の実施態様の断面図である。

【図8】図８は、弁ロットの他の実施態様の断面図である。

【図9】図９は、弁ロットの更に他の実施態様の断面図である。

【図10】図１０は、弁ロットの更に他の実施態様の断面図である。

【図11】図１１は、弁ロットの更に他の実施態様の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

図１ないし図３において、１は流体開閉弁である。１００はバルブ本体で、アルミニウム若しくはアルミニウム合金のダイキャストにより成形されている。このバルブ本体１００には最大径が５０～６０ミリメートル程度の円筒形のダイヤフラム室１１０が形成されている。また、バルブ本体１００には、このダイヤフラム室１１０に流体を流入する流入通路１２０も形成されている。なお、流体として本例ではガスを用いている。そして、流入通路１２０はガス会社等からのガス同入管に連結している。流入通路１２０の内径は５～１０ミリメートル程度である。

【0028】

バルブ本体１００には、この流入通路１２０のダイヤフラム室１１０とは反対側面に弁座１３０が形成されている。また、バルブ本体１００には、ダイヤフラム室１１０から流体を流出する流出通路１４０も形成されている。流出通路１４０の内径も５～１０ミリメートル程度である。そして、流出通路１４０の下流には、ポリアセタールＰＯＭやナイロン等の樹脂製の流出管２００が配置されている。

【0029】

流出管２００とバルブ本体１００の流出通路１４０との間は、Ｏリング２１０によりシールされている。また、流出管２００とバルブ本体１００の流出通路１４０とはサークリップ２２０で抜け止めがされている。なお、流出管２００はバルブ本体１００に対して３６０度回転可能である。流出管２００には、家庭用のガスコンロ等のガス機器と流体開閉弁１とを繋ぐガス配管が接続される。その為、流出管２００の外周にはガス配管の抜け止め構造２３０が形成されている。

【0030】

バルブ本体１００のダイヤフラム室１１０と対向して、アルミニウム若しくはアルミニウム合金製のバルブカバー３００が配置されている。このバルブカバー３００とバルブ本体１００とによって、ニトリルゴム製のダイヤフラム３１０の外周が挟持される。従って、ダイヤフラム室１１０はダイヤフラム３１０により閉じられる。また、バルブカバー３００はダイヤフラム３１０によりダイヤフラム室１１０から仕切られる。バルブカバー３００の内部は、ダイヤフラム３１０との間で定圧室３２０が形成されている。定圧室３２０は円筒状の開口部３３０を介して大気と連通し、従って、定圧室３２０は大気圧となっている。

【0031】

ダイヤフラム３１０の内周部には、金属製のロット３４０が配置されている。ロット３４０はステンレス、鉄、アルミニウム若しくはアルミニウム合金等で形成されている。そして、ロット３４０は、直径５ミリメートル程度、長さ３０ミリメートル程度の円柱形状である。

【0032】

ダイヤフラム３１０の内周部には、ポリアセタールＰＯＭやナイロン等の樹脂製で、円盤状をした保持板３５０が配置されている。そして、ダイヤフラム３１０の内周部はこの保持板３５０と共に、ロット３４０に形成された鍔部３４１とナット３４２とにより挟持されている。ロット３４０の上方部分はバルブカバー３００の開口部３３０によって摺動支持されている。即ち、ロット３４０はその下方部がダイヤフラム３１０の内周部により保持され、上方部は開口部３３０により保持されている。

【0033】

ロット３４０の上部には、肩部３４３が形成されており、この肩部３４３に摘み部３６０が係止している。摘み部３６０は、ポリアセタールＰＯＭやナイロン等の樹脂製で、概略円筒状をし、円筒状の中間部内周に、円盤状の連結部３６１が掲載されている。摘み部３６０のうちこの連結部３６１がロット３４０の肩部３４３に係止され、その状態でナット３４４によって締め付け固定されている。

【0034】

摘み部３６０の外周には、摘み部３６０の外径よりやや大きい内径を持つ円筒状をした摘みガイド３６２が配置されている。この摘みガイド３６２もポリアセタールＰＯＭやナイロン等の樹脂製である。摘みガイド３６２の下端は内方向に屈曲して係止部３６３が形成され、この係止部３６３によりバルブカバー３００の上面に保持されている。即ち、バルブカバー３００には、バネ受け３６５がサークリップ３６６により固定され、このバネ受け３６５と係止部３６３との間に介在する摘みガイド固定バネ３６４によって、摘みガイド３６２はバルブカバー３００に押し付けられている。これにより、摘み部３６０が第１方向に最大限変位した状態でも摘みガイド３６２がガタつくのを効果的に抑制できている。ただ、摘みガイド３６２は、バルブカバー３００に直接溶着するようにしても良い。

【0035】

定圧室３２０には、ダイヤフラム３１０をダイヤフラム室１１０側に押圧するダイヤフラム付勢バネ３７０が配置されている。このダイヤフラム付勢バネ３７０は、バネ鋼製で、一端は保持板３５０に当接し、他端はバルブカバー３００に形成された当接面３０１に当接している。

【0036】

ロット３４０の下端にはカム構造体４００が配置されている。カム構造体４００はポリアセタールＰＯＭやナイロン等の樹脂製で、ロット３４０の下端に溶着されている。本例では、ダイヤフラム３１０、ロット３４０及びカム構造体４００は、ダイヤフラム室１１０と定圧室３２０との圧力差に応じて図１ないし図３の上下方向に変移する。ただ、図における流体開閉弁１の配置状態は一例であり、ロット３４０等は必ずしも上下動するものには限られない。そこで、図における下方向を第１方向と呼び、上方向を第２方向とする。第１方向は、ダイヤフラム３１０等がダイヤフラム室１１０側へ変位する方向である。また、第２方向は、ダイヤフラム３１０等が定圧室３２０側へ変位する方向である。

【0037】

また、第１方向及び第２方向と直交する左右方向であって、右方向を第３方向とし、左方向を第４方向とする。第３方向は、流入通路１２０の弁座１３０からダイヤフラム室１１０に向かう流体の流れ方向でもあり、弁座１３０を閉じる方向でもある。そして、第４方向は流入通路１２０のダイヤフラム室１１０から弁座１３０に向かう方向でもあり、弁座１３０を開く方向でもある。

【0038】

カム構造体４００の第１方向（下側）の端側には、第１カム面４１０が形成されている。第１カム面４１０は第１方向及び第２方向（上下方向）にほぼ平坦となっている。また、カム構造体４００の第２方向（上側）の端側にも、第２カム面４２０が形成されている。第２カム面４２０も第１方向及び第２方向（上下方向）にほぼ平坦となっている。そして、第１カム面４１０と第２カム面４２０とは、第３方向及び第４方向（左右方向）にほぼ同じ位置に形成されている。

【0039】

カム構造体４００の第１方向及び第２方向（上下方向）の中間部位には、第３カム面４３０が形成されている。この第３カム面４３０も第１方向及び第２方向（上下方向）にほぼ平坦となっている。そして、第３カム面４３０は、第１カム面４１０及び第２カム面４２０に比較して、第４方向（左方向）に位置している。換言すれば、第１カム面４１０及び第２カム面４２０の方が、第３カム面４３０より弁座１３０から離脱する方向（第３方向）に位置している。

【0040】

カム構造体４００の第３カム面４３０と第１カム面４１０との間は第１方向（下方向）に向かうにつれて第３方向（右方向）に傾斜する傾斜面（第１傾斜面４４０）となっている。また、第２カム面４２０と第３カム面４３０との間は第１方向（下方向）に向かうにつれて第４方向（左方向）に傾斜する傾斜面（第２傾斜面４５０）となっている。

【0041】

カム構造体４００の第１ないし第３カム面４１０、４２０、４３０の形成された面とは逆の第３方向（右方向）の構造体底面４６０は、第１方向及び第２方向（上下方向）に平坦となっている。そして、この構造体底面４６０は、バルブ本体１００に形成された支持面１５０によって支持されている。即ち、カム構造体４００は、支持面１５０に沿って第１方向及び第２方向（上下方向）に摺動する。その為、この支持面１５０は、カム構造体４００の第１方向及び第２方向（上下方向）の移動を支持するカムガイドでもある。ただ、カム構造体４００の第１方向及び第２方向（上下方向）の移動はロット３４０によっても支持されている。上述の通り、ロット３４０の移動は下方部がダイヤフラム３１０の内周部により保持され、上方部は開口部３３０により保持されているので、ダイヤフラム３１０と開口部３３０も、カム構造体４００の第１方向及び第２方向（上下方向）の移動を支持するカムガイドである。

【0042】

カム構造体４００と接するように弁体部材５００が配置されている。弁体部材５００は、ポリアセタールＰＯＭやナイロン等の樹脂製で、弁座１３０と当接、離脱する弁本体５１０とカム構造体４００と接する弁ロット５２０を一体成形している。

【0043】

弁ロット５２０は、バルブ本体１００に形成された保持通路１６０によって、第３方向及び第４方向（左右方向）の移動が可能な状態で保持されている。弁ロット５２０の先端５２１は球形状をしており、カム構造体４００の第１カム面４１０、第１傾斜面４４０、第３カム面４３０、第２傾斜面４５０及び第２カム面４２０に沿ってスムーズに移動できるようになっている。

【0044】

弁本体５１０の弁座１３０と当接する面には、ゴム製のシール材５１１が接着されており、弁本体５１０が弁座１３０に着座した際、流入通路１２０を確実に閉じるようにしている。また、弁本体５１０は、弁付勢バネ５３０の付勢力によって弁座１３０側に押圧されており、この弁付勢バネ５３０によっても、弁本体５１０が弁座１３０に着座した際のシールを確実にしている。

【0045】

流入通路１２０の弁体部材５００の上流部には、流量調整弁６００が配置されている。上記の弁付勢バネ５３０の一端は、この流量調整弁６００の通路絞り部６１０に係止されている。弁付勢バネ５３０の他端は、弁本体５１０に当接している。

【0046】

流量調整弁６００は、通路絞り部６１０と対向してボール弁６２０が配置され、このボール弁６２０と通路絞り部６１０との間には、ボール弁６２０を通路絞り部６１０から引き離す方向に付勢するボール弁付勢バネ６３０が配置されている。ボール弁６２０及びボール弁付勢バネ６３０は流量調整弁ハウジング６４０内に配置されている。流量調整弁ハウジング６４０には通路穴６４１が多数形成されており、流量調整弁ハウジング６４０によって、流入通路１２０が絞られることは無い。なお、通路絞り部６１０、ボール弁６２０及び流量調整弁ハウジング６４０はいずれもポリアセタールＰＯＭやナイロン等の樹脂製である。そして、通路絞り部６１０と流量調整弁ハウジング６４０とは接着されている。

【0047】

流出通路１４０には、通路の開閉を切り替える流体切替弁７００が配置されている。流体切替弁７００は、バルブ部材７１０とシール部材７２０とを備える。図４及び図５に示すように、直線的に配置された流出通路１４０を横切るようにバルブ室７０５が形成されている。そして、このバルブ室７０５にバルブ部材７１０とシール部材７２０とが配置されている。

【0048】

バルブ本体１００には、断面円形上の回動支持部７３０が形成されている。回動支持部７３０は、内径は１５ミリメートル程度である。流出通路１４０が開口するバルブ室７０５は、回動支持部７３０の下方に形成されている。回動支持部７３０とバルブ室７０５とは連続した同一径の円筒形状である。

【0049】

バルブ部材７１０は、ポリアセタールＰＯＭやナイロン等の樹脂製で、回動支持部７３０に嵌り合って回動するバルブ基部７１１と、このバルブ基部７１１の下方に一体形成されバルブ室７０５内を回動するバルブ部７１２を備えている。バルブ基部７１１及びバルブ部７１２は共に円柱形状で、バルブ基部７１１の外径は回動支持部７３０の内径と略同じである。

【0050】

バルブ基部７１１にはＯリング保持溝が形成され、バルブ用Ｏリング７１３が保持される。このバルブ用Ｏリング７１３は回動支持部７３０の内周と密着し、バルブ室７０５より流体が漏出するのを防いでいる。

【0051】

バルブ部７１２の外径は１０ミリメートル程度で、バルブ部７１２の中心軸Ｂは、バルブ基部７１１及び回動支持部７３０の中心軸Ａから１ミリメートル程度偏芯している。従って、バルブ部７１２はバルブ室７０５内を偏芯して回動することとなる。

【0052】

ゴム製で円環状のシール部材７２０は、バルブ部７１２の外周のうち、流出通路１４０と対向する位置に配置されている。また、バルブ部７１２の外周で、このシール部材７２０が配置される部位にはローレット溝が形成されて、シール部材７２０がバルブ部７１２に確実に保持されるようになっている。

【0053】

次に、上記構成の流体開閉弁１の作動を説明する。通常の作動時には、流体切替弁７００は図５の状態で、流出通路１４０を開いている。図１の状態は、流体開閉弁１がガス管と接続される前の状態及びガス管と接続されてもガスの圧力が大気圧より１キロパスカル未満高い第１状態である。図１の第１状態では、ダイヤフラム付勢バネ３７０により、ダイヤフラム３１０はダイヤフラム室１１０側（第１方向）に変移している。その為、弁ロット５２０の先端５２１は第２カム面４２０と当接している。

【0054】

弁体部材５００の状態は、弁付勢バネ５３０の押圧力で保持している。その為、流体開閉弁１が配管と接続される前で、単体で輸送されている状態であっても、ロット３４０や弁体部材５００等が移動することは、ダイヤフラム付勢バネ３７０や弁付勢バネ５３０の付勢力で、効果的に抑制されている。

【0055】

流体開閉弁１がガス配管と接続され、ダイヤフラム室１１０の圧力が大気圧より１キロパスカル程度以上上回ると、ダイヤフラム３１０は、ダイヤフラム付勢バネ３７０の付勢力に抗して定圧室３２０側（第２方向）に変移する。この変移に伴いカム構造体４００も第２方向に移動する。このカム構造体４００の移動に応じて、弁ロット５２０の先端５２１は第２傾斜面４５０と当接して、弁本体５１０を弁座１３０から引き離す方向（第４方向）に移動する。

【0056】

図２は、弁ロット５２０の先端５２１が第２傾斜面４５０を通過して第３カム面４３０と当接している第２状態である。図２の第２状態では、弁本体５１０のシール材５１１は弁座１３０から離脱しており、流入通路１２０は開いている。この状態でガスの流量は、流量調整弁６００によって調整される。

【0057】

流量調整弁６００のボール弁６２０は、ボール弁付勢バネ６３０によって流量調整弁ハウジング６４０側に押圧されている。その為、通常は、通路絞り部６１０は絞られていなく、所定量のガスを流すことができる。ただ、ガスの流量が所定量を超えると、ボール弁６２０がボール弁付勢バネ６３０の付勢力に抗して通路絞り部６１０側に変位する。そして、ボール弁６２０と通路絞り部６１０とによりガスの流路を絞って、ガスの流量を制限する。このボール弁６２０と通路絞り部６１０とボール弁付勢バネ６３０との協働により、ガスの流量を所定量に調整している。特に本実施態様では、流量調整弁６００の挙動は下流の流体開閉弁１と連動している。ダイヤフラム３１０の移動に応じて第１状態から第２状態に切り替わるとガスの流れは流量０から一気に上昇することとなる。また、第２状態でもガス流量が急激に増加する可能性がある。そのような場合でも、流量調整弁６００を備えることにより、下流に配置された流体開閉弁１の挙動を安定化させることができる。

【0058】

第３カム面４３０は所定の距離があるので、ダイヤフラム室１１０内の圧力が大気圧より１キロパスカル以上上昇して、カム構造体４００が第１方向に移動しても、図２に示す第２状態を維持することができる。第２状態は、ダイヤフラム室１１０内のガス圧が定圧室３２０内の大気圧より０．８～８キロパスカル程度高い状態である。

【0059】

即ち、ガスの所定の作動圧は大気圧より０．８～８キロパスカル程度高い圧力である。低圧側所定圧である０．８キロパスカルを下回ると、弁ロット５２０の先端５２１は第２傾斜面４５０を超えて第１カム面４１０と接する。即ち、図１に示す第１状態に復帰する。

【0060】

第２状態（図２）と第１状態（図１）との対比から分かるように、摘み部３６０はその上方部が半分程度摘みガイド３６２より突出している。この摘み部３６０の上半分に所定の色や表示を付すことで、流体開閉弁１が所定の作動圧で作動していることを、視覚的に示すことができる。

【0061】

ダイヤフラム室１１０内のガス圧が定圧室３２０内の大気圧より８キロパスカル程度以上高くなって、高圧側所定圧より高くなると、弁ロット５２０の先端５２１は第１傾斜面４４０を超えて第１カム面４１０と対向する。図３が、ガス圧が高圧側所定圧より高くなった第３状態である。

【0062】

図２の第２状態と図３の第３状態との対比から分かるように、摘み部３６０は更に上方に変位して、その全体が摘みガイド３６２より突出している。即ち、摘み部３６０は上半分のみでなく下半分も摘みガイド３６２から露出している。その為、摘み部３６０の下半分に上半分とは異なる所定の色や表示を付すことで、ガス圧が高圧側所定圧より高くなって、流体開閉弁１が閉じていることを、視覚的に示すことができる。

【0063】

図６に示すように、第１傾斜面４４０の傾斜角度Ｃは、第２傾斜面４５０の傾斜角度Ｄより急勾配となっている。これにより、ガス圧が高圧側所定圧より高くなると直ちに第１カム面４１０に移動できるようにしている。また、第１カム面４１０側に一旦移動すると、第３カム面４３０側に復帰するのを困難としている。逆に、第２傾斜面４５０の傾斜角度Ｄは緩斜面であるので、図２に示すガス圧が所定の作動圧である第２状態と、図１に示すガス圧が低圧側所定圧より低くなった第１状態との切り替えは、比較的容易に行える。

【0064】

図３に示すように、ガス圧が高圧側所定圧より高くなって、流体開閉弁１が閉じている第３状態では、流体切替弁７００で流出通路１４０を閉じるのが望ましい。流体切替弁７００の切り替え動作は、作業者がバルブ部材７１０の上部に形成された操作部７１５を手動で回動させることで行う。

【0065】

図４が流出通路１４０を閉じた状態で、バルブ部７１２の中心軸Ｂは最も流出通路１４０の開口部側に変位している。この変位によりシール部材７２０を開口部に押し付けて、シール部材７２０を弾性変形させ、開口部を確実に塞いでいる。より具体的には、バルブ部７１２の中心軸Ｂが最も変位した状態でのバルブ部７１２外周と開口部との距離（１ミリメートル程度）より、シール部材７２０の肉厚（１．５ミリメートル程度）の方が大きいので、その差分シール部材７２０が押しつぶされて、開口部のシールを行う。

【0066】

なお、９０度の回動動作の間、シール部材７２０はバルブ室７０５の内周に押し付けられることとなるが、押し付けられるのは、シール部材７２０の一部のみである。従って、操作部７１５の回動に必要な荷重を必要以上に高めることは無い。

【0067】

ガス圧の異常状態が解消して流体開閉弁１が機能復帰すれば、流体切替弁７００も流出通路１４０を開く。作業者が操作部７１５を９０度回動させた状態が図５で、バルブ部７１２の中心軸Ｂは、バルブ基部７１１及び回動支持部７３０の中心軸Ａに対して図の上方に変位している。その結果、シール部材７２０は流出通路１４０の開口部から離れて、ガスが流れる状態に復帰する。

【0068】

なお、上述したのは、本開示の望ましい例であるが、本開示は種々の態様がある。図６の第１傾斜面４４０の傾斜角度Ｃや第２傾斜面４５０の傾斜角度Ｄは、一例であり他の角度も設定できる。ダイヤフラム室１１０内のガス圧と定圧室３２０の大気圧との差圧によりダイヤフラム３１０に加わる力を基として、ダイヤフラム付勢バネ３７０の設定荷重と、弁付勢バネ５３０の設定荷重を定める。そして、それらの設定荷重に応じて第１傾斜面４４０と第２傾斜面４５０の傾斜角度を設計することとなる。

【0069】

また、図７に示すように、第２カム面４２０に凹部４２１を設けても良い。凹部４２１の形状は、弁ロット５２０の先端５２１の球形状よりわずかに大きな球形状としている。凹部４２１に弁ロット５２０の先端５２１が嵌り合うことで、図１に示す第１状態を安定させることができる。上述のように、第１状態は流体開閉弁１の輸送状態も含んでいるので、輸送時の振動等によりダイヤフラム３１０、ロット３４０、弁体部材５００等が変移するのを抑制できる。

【0070】

図７に示すように、第３カム面４３０の最も第２傾斜面４５０側（第２方向側）の部位に凸部４３１を設けても良い。凸部４３１を設けることで、低圧側所定圧にヒステリシスを与えることができる。これにより、図２に示す流入通路１２０が開いている第２状態を安定させることができる。

【0071】

更に、図７に示すように、第１カム面４１０に凹部４１１を設けても良い。凹部４１１の形状も第２カム面４２０の凹部４２１と同様、弁ロット５２０の先端５２１の球形状よりわずかに大きな球形状としている。凹部４１１に弁ロット５２０の先端５２１が嵌り合うことで、図３に示す流入通路１２０を閉じる第３状態を安定させることができる。ガス圧が高圧側所定圧より高くなって、流入通路１２０が閉じられると、その流入通路１２０閉の状態は維持するのが好ましいからである。

【0072】

図７に示す凹部４１１、凹部４２１、凸部４３１は全て形成してもよく、いずれかを形成しても良い。また、凹部４１１、４２１の形状も球形状に限らず底部に平面を有する形状としても良い。

【0073】

図８に示すように、弁ロット５２０の先端５２１を別部材のボール５２２としても良い。即ち、弁ロット５２０の先端５２１側に収容部５２３を設けて、この収容部５２３でボール５２２を保持するようにしても良い。収容部５２３は、ボール５２２を回転可能な状態で保持すれば一層望ましい。これにより、弁ロット５２０の先端５２１がカム構造体４００に対してスムーズに移動することができる。

【0074】

図９に示すように、ボール５２２に代えて先端５２１を丸くした摺動部材５２４を用いて摺動部材付勢バネ５２５で収容部５２３に収容しても良い。なお、弁ロット５２０は第１傾斜面４４０や第２傾斜面４５０に沿って第３方向及び第４方向（左右方向）に移動しなければならないので、摺動部材５２４と摺動部材付勢バネ５２５は、弁ロット５２０の先端５２１がカム構造体４００に対してスムーズに移動することができるように設定している。

【0075】

図１０及び図１１に示すように、弁ロット５２０の先端５２１を半円弧状としてもよい。このように半円弧形状とする場合には、弁ロット５２０とカム構造体４００との接触部が点から線になり、力の伝達及び保持位置が安定する。また、弁ロット５２０の形状が円柱形状から断面四角形状となるので、保持通路１６０に保持された状態で弁ロット５２０の回動が防止できる。

【0076】

更に、弁ロット５２０の先端５２１の第１方向に傾斜面５２６を形成し、この傾斜面５２６に突起５２７を一体形成しても良い。弁ロット５２０が第２傾斜面４５０を移動する際には、まずこの突起５２７が第２傾斜面４５０と接することとなる。それにより、突起５２７がガイドとして機能し、弁ロット５２０は第２傾斜面４５０をスムーズに移動することができる。

【0077】

上述の実施態様では、カム構造体４００は、支持面１５０、ダイヤフラム３１０と開口部３３０の３か所のカムガイドにより第１方向及び第２方向（上下方向）の移動が支持されていた。ただ、ダイヤフラム３１０と開口部３３０により充分移動が支持できる場合には、支持面１５０を廃止することも可能である。

【0078】

上述の実施態様では、摘み部３６０を設けて、流体開閉弁１がどの状態となっているのかを視覚的に分かるようにしていた。そして、作業者は摘み部３６０を操作することで、図２に示す第２状態（流入通路１２０が開）から図１に示す第１状態（流入通路１２０が閉）にすることも、逆に第１状態（流入通路１２０が閉）から第２状態（流入通路１２０が開）に戻すことも可能である。同様に、図３に示す第３状態から（流入通路１２０が閉）第２状態（流入通路１２０が開）に戻すことも可能である。ただ、流体開閉弁１の開閉をダイヤフラム３１０のみで行う場合には、摘み部３６０や摘みガイド３６２を廃止することも可能である。

【0079】

上述の実施態様では、カム構造体４００とロット３４０とを別部材としていたが、一体に形成しても良い。そして、上記のように摘み部３６０を廃止する場合には、ロット３４０も廃止することができる。その場合には、カム構造体４００を直接ダイヤフラム３１０に固定することとなる。また、ロット３４０を廃止した場合には、支持面１５０によってカム構造体４００のカムガイドがなされることとなる。

【0080】

上述の実施態様では、流体開閉弁１が流出管２００、流量調整弁６００、及び流体切替弁７００を備えていた。流出管２００はガス配管の取り回し方向を変えることができて有用である。流量調整弁６００は、ガスの流量を一定量に制限できて有用である。また、流体切替弁７００もガスの流れを遮断することができて有用である。ただ、これらの機能は本開示の流体開閉弁１にとって必須ではなく、必要に応じて廃止することも可能である。

【0081】

上述の実施態様では、定圧室３２０を大気開放して大気圧としていた。ただ、定圧室３２０の圧力は、大気圧以外の所定の正圧若しくは負圧に維持してもよい。

【0082】

上述の実施態様では、樹脂材料としてポリアセタールＰＯＭやナイロンを例示したが、他の材料としてもよい。また、樹脂材料に代えて亜鉛、鉄やアルミニウム合金等の金属製としてもよい。また、上記の実施態様で示した寸法は一例であり、他の大きさとすることは勿論可能である。

【0083】

上述の実施態様では、流体としてガスを用いた例を示した。ガスの圧力に応じて弁座１３０と当接離脱して流入通路１２０を開閉する使用方法は望ましい用途である。ただ、本開示の流体開閉弁は他の気体の開閉弁として用いることも可能であり、液体の開閉弁として用いることも可能である。

【符号の説明】

【0084】

１・・・流体開閉弁
１００・・・バルブ本体
１１０・・・ダイヤフラム室
１２０・・・流入通路
１３０・・・弁座
１４０・・・流出通路
３００・・・バルブカバー
３１０・・・ダイヤフラム
４００・・・カム構造体
４１０・・・第１カム面
４２０・・・第２カム面
４３０・・・第３カム面
５００・・・弁体部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】