特許 7232344 バルブモジュール、バルブ装置、バルブシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-21

(45)【発行日】2023-03-02

(54)【発明の名称】バルブモジュール、バルブ装置、バルブシステム

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/122 20060101AFI20230222BHJP

   F16K 31/08 20060101ALI20230222BHJP

【ＦＩ】

F16K31/122

F16K31/08

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021546070

(86)(22)【出願日】2019-09-17

(86)【国際出願番号】 JP2019036285

(87)【国際公開番号】W WO2021053708

(87)【国際公開日】2021-03-25

【審査請求日】2022-03-30

(73)【特許権者】

【識別番号】000110343

【氏名又は名称】トリニティ工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114605

【弁理士】

【氏名又は名称】渥美 久彦

(72)【発明者】

【氏名】石川 勝浩

(72)【発明者】

【氏名】大澤 直浩

【審査官】橋本 敏行

(56)【参考文献】

【文献】特開平０４－１４５２７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１０／１１３７６７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１１５９４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１１２４４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１２－５２２９４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５０３１５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ ３１／１２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ピストン収容室を有するピストン収容体と、その一部が前記ピストン収容体に挿入されるとともに、前記ピストン収容室内に位置する領域にピストン部が設けられ、前記ピストン収容室外に位置する領域に弁部が形成された弁ロッドとを備え、前記ピストン部に作用するパイロットエアのエア圧により前記弁ロッドを第１方向に駆動しかつ付勢手段の付勢力により前記弁ロッドを前記第１方向とは反対の第２方向に駆動し、前記パイロットエアの給排により前記弁部を弁座に接離させることで弁の開閉を制御するバルブモジュールであって、
前記ピストン部の外周位置に設けられた第１磁石保持部と、
前記ピストン収容体側において前記第１磁石保持部に対向する位置に設けられた第２磁石保持部と、
前記第１磁石保持部において前記第２磁石保持部に最も近い位置に形成された肉薄状の第１衝突回避部に対して端面を当接させうる状態で、前記第１磁石保持部に保持された第１永久磁石と、
前記第２磁石保持部において前記第１磁石保持部の前記第１衝突回避部に最も近い位置に形成された肉薄状の第２衝突回避部に対して端面を当接させうる状態で、前記第２磁石保持部に保持された第２永久磁石と
を備え、
前記両永久磁石間には、前記ピストン部を前記第１方向に駆動させるとともに相互の接近に伴い増大する磁気吸引力が作用するとともに、最接近時であっても前記両永久磁石の前記端面同士が直接衝突しない配置関係が設定されており、
前記第１衝突回避部は、前記第１永久磁石の前記端面の少なくとも一部を前記第１磁石保持部の外部に露出させた状態で、前記第１永久磁石の前記端面に当接可能に設けられ、
前記第２衝突回避部は、前記第２永久磁石の前記端面の少なくとも一部を前記第２磁石保持部の外部に露出させた状態で、前記第２永久磁石の前記端面に当接可能に設けられている
ことを特徴とするバルブモジュール。

【請求項2】

前記第１磁石保持部の有する収容室の前記弁ロッドの軸線方向における寸法は、前記第１永久磁石の前記軸線方向の寸法よりも大きく、
前記第２磁石保持部の有する収容室の前記弁ロッドの軸線方向における寸法は、前記第２永久磁石の前記軸線方向の寸法よりも大きい
ことを特徴とする請求項１に記載のバルブモジュール。

【請求項3】

前記第１衝突回避部及び前記第２衝突回避部の厚さの総和は、１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のバルブモジュール。

【請求項4】

ピストン収容室を有するピストン収容体と、その一部が前記ピストン収容体に挿入されるとともに、前記ピストン収容室内に位置する領域にピストン部が設けられ、前記ピストン収容室外に位置する領域に弁部が形成された弁ロッドとを備え、前記ピストン部に作用するパイロットエアのエア圧により前記弁ロッドを第１方向に駆動しかつ付勢手段の付勢力により前記弁ロッドを前記第１方向とは反対の第２方向に駆動し、前記パイロットエアの給排により前記弁部を弁座に接離させることで弁の開閉を制御するバルブモジュールであって、
前記ピストン部の外周位置に設けられた第１磁石保持部と、
前記ピストン収容体側において前記第１磁石保持部に対向する位置に設けられた第２磁石保持部と、
前記第１磁石保持部において前記第２磁石保持部に最も近い位置に形成された肉薄状の第１衝突回避部に対して端面を当接させうる状態で、前記第１磁石保持部に保持された第１永久磁石と、
前記第２磁石保持部において前記第１磁石保持部の前記第１衝突回避部に最も近い位置に形成された肉薄状の第２衝突回避部に対して端面を当接させうる状態で、前記第２磁石保持部に保持された第２永久磁石と
を備え、
前記両永久磁石間には、前記ピストン部を前記第１方向に駆動させるとともに相互の接近に伴い増大する磁気吸引力が作用するとともに、最接近時であっても前記両永久磁石の前記端面同士が直接衝突しない配置関係が設定されており、
前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石は、厚さ方向に着磁された環状かつ同径の永久磁石であり、
前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石の少なくとも一方は、複数個用いて厚さ方向に多段配置され、
前記第２永久磁石の個数は、前記第１永久磁石の個数よりも多い
ことを特徴とするバルブモジュール。

【請求項5】

ピストン収容室及び弁座を内部に有するハウジングブロックと、その一部が前記ピストン収容室に挿入されるとともに、前記ピストン収容室内に位置する領域にピストン部が設けられ、前記ピストン収容室外に位置する領域に弁部が形成された弁ロッドとを備え、前記ピストン部に作用するパイロットエアのエア圧により前記弁ロッドを第１方向に駆動しかつ付勢手段の付勢力により前記弁ロッドを前記第１方向とは反対の第２方向に駆動し、前記パイロットエアの給排により前記弁部を前記弁座に接離させることで弁の開閉を制御するバルブ装置であって、
前記ピストン部の外周位置に設けられた第１磁石保持部と、
前記ハウジングブロック側において前記第１磁石保持部に対向する位置に設けられた第２磁石保持部と、
前記第１磁石保持部において前記第２磁石保持部に最も近い位置に形成された肉薄状の第１衝突回避部に対して端面を当接させうる状態で、前記第１磁石保持部に保持された第１永久磁石と、
前記第２磁石保持部において前記第１磁石保持部の前記第１衝突回避部に最も近い位置に形成された肉薄状の第２衝突回避部に対して端面を当接させうる状態で、前記第２磁石保持部に保持された第２永久磁石と
を備え、
前記両永久磁石間には、前記ピストン部を前記第１方向に駆動させるとともに相互の接近に伴い増大する磁気吸引力が作用するとともに、最接近時であっても前記両永久磁石の前記端面同士が直接衝突しない配置関係が設定されており、
前記第１衝突回避部は、前記第１永久磁石の前記端面の少なくとも一部を前記第１磁石保持部の外部に露出させた状態で、前記第１永久磁石の前記端面に当接可能に設けられ、
前記第２衝突回避部は、前記第２永久磁石の前記端面の少なくとも一部を前記第２磁石保持部の外部に露出させた状態で、前記第２永久磁石の前記端面に当接可能に設けられている
ことを特徴とするバルブ装置。

【請求項6】

前記第１磁石保持部の有する収容室の前記弁ロッドの軸線方向における寸法は、前記第１永久磁石の前記軸線方向の寸法よりも大きく、
前記第２磁石保持部の有する収容室の前記弁ロッドの軸線方向における寸法は、前記第２永久磁石の前記軸線方向の寸法よりも大きい
ことを特徴とする請求項５に記載のバルブ装置。

【請求項7】

前記第１衝突回避部及び前記第２衝突回避部の厚さの総和は、１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５または６に記載のバルブ装置。

【請求項8】

ピストン収容室及び弁座を内部に有するハウジングブロックと、その一部が前記ピストン収容室に挿入されるとともに、前記ピストン収容室内に位置する領域にピストン部が設けられ、前記ピストン収容室外に位置する領域に弁部が形成された弁ロッドとを備え、前記ピストン部に作用するパイロットエアのエア圧により前記弁ロッドを第１方向に駆動しかつ付勢手段の付勢力により前記弁ロッドを前記第１方向とは反対の第２方向に駆動し、前記パイロットエアの給排により前記弁部を前記弁座に接離させることで弁の開閉を制御するバルブ装置であって、
前記ピストン部の外周位置に設けられた第１磁石保持部と、
前記ハウジングブロック側において前記第１磁石保持部に対向する位置に設けられた第２磁石保持部と、
前記第１磁石保持部において前記第２磁石保持部に最も近い位置に形成された肉薄状の第１衝突回避部に対して端面を当接させうる状態で、前記第１磁石保持部に保持された第１永久磁石と、
前記第２磁石保持部において前記第１磁石保持部の前記第１衝突回避部に最も近い位置に形成された肉薄状の第２衝突回避部に対して端面を当接させうる状態で、前記第２磁石保持部に保持された第２永久磁石と
を備え、
前記両永久磁石間には、前記ピストン部を前記第１方向に駆動させるとともに相互の接近に伴い増大する磁気吸引力が作用するとともに、最接近時であっても前記両永久磁石の前記端面同士が直接衝突しない配置関係が設定されており、
前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石は、厚さ方向に着磁された環状かつ同径の永久磁石であり、
前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石の少なくとも一方は、複数個用いて厚さ方向に多段配置され、
前記第２永久磁石の個数は、前記第１永久磁石の個数よりも多い
ことを特徴とするバルブ装置。

【請求項9】

請求項１乃至４のいずれか１項に記載のバルブモジュールと、
内部に前記弁座が形成されたバルブモジュール装着部を有するハウジングブロックと
を備え、前記バルブモジュール装着部に前記弁部が当接する状態で前記バルブモジュールが前記ハウジングブロックに装着されている
ことを特徴とするバルブ装置。

【請求項10】

請求項１乃至４のいずれか１項に記載の少なくとも１つのバルブモジュールと、
内部に前記弁座が形成されたバルブモジュール装着部を少なくとも１つ有するマニホールドブロックと
を備え、前記バルブモジュール装着部に前記弁部が当接する状態で前記バルブモジュールが前記マニホールドブロックに装着されている
ことを特徴とするバルブシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はバルブモジュール等に係り、特には塗料供給源から送液される各色塗料を択一的に選択して塗装機等へ供給するためのカラーチェンジバルブとしての使用に好適なバルブモジュール等に関するものである。

【背景技術】

【0002】

自動車のボディカラーに対する需要者のニーズは近年多様化しつつあり、同一の車種に対して多種類の塗装作業が必要となってきている。特に近年の自動車ボディの塗装ラインにおいては、塗装色の異なる自動車ボディが混在して搬送されてくるため、自動車ボディに応じて色替塗装をすることが求められている。

【0003】

色替塗装においては、例えば図１２に示すような色替装置１０１が用いられる。従来における一般的な色替装置１０１は、塗料流路１０２が形成されたマニホールドブロック１０３に対し、複数のカラーチェンジバルブ１０４、洗浄液バルブ１０５、洗浄エアバルブ１０６等を装着した構造を有している。これら複数のカラーチェンジバルブ１０４は、各色の塗料供給源Ｐ１～Ｐ４に個別に接続されている。洗浄液バルブ１０５は洗浄液供給源１０７に接続されており、洗浄エアバルブ１０６は圧縮空気供給源１０８に接続されている。そして、このような色替装置１０１を用いることで、複数色の供給塗料のなかから任意の塗色塗料を色替装置１０１で択一的に選択し、その選択された塗色塗料を塗装機１０９に供給して塗装を行うようにしている。

【0004】

図１３には、この種の色替装置１０１におけるカラーチェンジバルブ１０４として用いられる従来のバルブ装置が例示されている。このカラーチェンジバルブ１０４は、ピストンシリンダを駆動手段としたパイロット形の２ポートバルブであって、図面上部側に位置する弁駆動部１１２と、図面下部側に位置する弁本体部１１３とによって構成されている。

【0005】

弁駆動部１１２を構成するピストンハウジング１２１は、内部にピストン収容室１２２を有するとともに、ピストン収容室１２２に連通するロッド挿通孔１２３を下部に有している。ピストンハウジング１２１の下端面には、バルブハウジング１３１が取り付けられている。バルブハウジング１３１の側面には入力ポート１３２が形成され、下面には出力ポート１３３が形成されており、これらのポート１３２，１３３はバルブハウジング１３１内に設けられた流路１３４に連通されている。出力ポート１３３の開口部内側には弁座１３５が形成されている。また、バルブハウジング１３１にはパッキング１３６，１３７等を含んで構成された軸シール１３８が配設されている。

【0006】

このカラーチェンジバルブ１０４は、ロッド部１４２、ピストン部１４３及び弁部１４４を有する移動体としての弁ロッド１４１を備えている。ピストン部１４３はロッド部１４２における基端側に固定されるとともに、ピストン収容室１２２内にて摺動可能に収容されている。ロッド部１４２の先端側は、ロッド挿通孔１２３及び軸シール１３８を介してピストン収容室１２２外に突出し、バルブハウジング１３１における弁座１３５の近傍にまで到達している。弁部１４４はロッド部１４２の先端に一体形成されており、その弁座１３５に対して当接及び離間可能となっている。

【0007】

ピストンハウジング１２１内のピストン収容室１２２は、ピストン部１４３により第１室１５１及び第２室１５２に区画されている。ピストンハウジング１２１における第１室１５１側には、ピストン部１４３を上方向に駆動させるパイロットエアが供給されるパイロットポート１５３が形成されている。ピストンハウジング１２１における第２室１５２内には、ピストン部１４３を下方向に常時付勢する付勢手段１５４が収容されている。そして、このように構成されたカラーチェンジバルブ１０４では、パイロットエアの給排により弁ロッド１４１を上下方向に駆動させて、弁部１４４を弁座１３５に接離させることにより、弁の開閉を制御するようになっている。

【0008】

なお、この種のバルブ装置として他には、例えば特許文献１に示すようなものが従来提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特許第５５１１３３９号公報

【文献】特開２０１７－２９３９号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

ところで、上記従来のバルブ装置は、塗装機のアームなどのような駆動部分に搭載されることがある関係上、できるだけ小型であることが求められる。しかしながら、バルブ装置を小型化しようとすると、ピストン径を小さくせざるを得なくなり、結果としてピストン部の受圧面積が減ってしまう。よって、ピストン部を今までと同程度の力で駆動させるためには、パイロットエアの圧力を増大させる必要が生じ（例えば０．４ＭＰａ→０．８ＭＰａ）、エアを供給するためのコンプレッサの圧力を高くせざるを得なくなる。

【0011】

このような事情の下、パイロットエアに基づくピストン駆動力を磁石の磁力を用いて補助するバルブ装置が従来提案されている（例えば、特許文献２を参照）。しかしながら、この従来装置の場合、構造が複雑であることに加え、ハウジング内に収容された磁石同士が直接当接して破損する等の懸念もあり、耐久性が低いという問題もあった。

【0012】

そこで本願発明者らは、パイロットエアに基づくピストン駆動力を永久磁石の磁気吸引力を用いて補助するにあたり、弁ロッド側の永久磁石とハウジング側の永久磁石との間に、相互の最接近時であっても両者が空隙を隔てて対向する配置関係を設定することを検討している。具体的にいうと、図１３のバルブ装置において例えば１６１、１６２で示した位置にそれぞれ永久磁石を配置することを考えている。

【0013】

しかしながら、このバルブ装置において所望とする磁気吸引力を得るためには、できるだけ大きい永久磁石を使用すべきであるが、小型のバルブ装置であることから、使用できる永久磁石の大きさに制約を受けるという問題があった。また、所望とする磁気吸引力を得るために永久磁石間に設定すべき隙間を極めて狭く（例えば１ｍｍ以下に）する必要がある反面、実際にはそのような隙間の確保が非常に困難であった。また、動作時にピストン部がブレて僅かに傾くことが考えられるが、前記隙間が極めて小さいことから、永久磁石同士が直接当接するリスクが高まるという問題があった。さらに、それぞれの永久磁石を確実に固定しておく手段も必要とされていた。また、個々の永久磁石には寸法ばらつきがあり、バルブ装置の製品ごとで性能にばらつきが生じることが考えられる。よって、製品ごとの性能ばらつきの発生をなくすことが求められていた。

【0014】

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型であるにも関わらず比較的低圧のパイロットエアで動作することができ、しかも耐久性にも優れ、製品ごとの性能ばらつきも小さいバルブモジュール、バルブ装置、バルブシステムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

上記課題を解決するために、手段１に記載の発明は、ピストン収容室を有するピストン収容体と、その一部が前記ピストン収容体に挿入されるとともに、前記ピストン収容室内に位置する領域にピストン部が設けられ、前記ピストン収容室外に位置する領域に弁部が形成された弁ロッドとを備え、前記ピストン部に作用するパイロットエアのエア圧により前記弁ロッドを第１方向に駆動しかつ付勢手段の付勢力により前記弁ロッドを前記第１方向とは反対の第２方向に駆動し、前記パイロットエアの給排により前記弁部を弁座に接離させることで弁の開閉を制御するバルブモジュールであって、前記ピストン部の外周位置に設けられた第１磁石保持部と、前記ピストン収容体側において前記第１磁石保持部に対向する位置に設けられた第２磁石保持部と、前記第１磁石保持部において前記第２磁石保持部に最も近い位置に形成された肉薄状の第１衝突回避部に対して端面を当接させうる状態で、前記第１磁石保持部に保持された第１永久磁石と、前記第２磁石保持部において前記第１磁石保持部の前記第１衝突回避部に最も近い位置に形成された肉薄状の第２衝突回避部に対して端面を当接させうる状態で、前記第２磁石保持部に保持された第２永久磁石とを備え、前記両永久磁石間には、前記ピストン部を前記第１方向に駆動させるとともに相互の接近に伴い増大する磁気吸引力が作用するとともに、最接近時であっても前記両永久磁石の前記端面同士が直接衝突しない配置関係が設定されており、前記第１衝突回避部は、前記第１永久磁石の前記端面の少なくとも一部を前記第１磁石保持部の外部に露出させた状態で、前記第１永久磁石の前記端面に当接可能に設けられ、前記第２衝突回避部は、前記第２永久磁石の前記端面の少なくとも一部を前記第２磁石保持部の外部に露出させた状態で、前記第２永久磁石の前記端面に当接可能に設けられていることを特徴とするバルブモジュールをその要旨とする。
また手段２に記載の発明は、ピストン収容室及び弁座を内部に有するハウジングブロックと、その一部が前記ピストン収容室に挿入されるとともに、前記ピストン収容室内に位置する領域にピストン部が設けられ、前記ピストン収容室外に位置する領域に弁部が形成された弁ロッドとを備え、前記ピストン部に作用するパイロットエアのエア圧により前記弁ロッドを第１方向に駆動しかつ付勢手段の付勢力により前記弁ロッドを前記第１方向とは反対の第２方向に駆動し、前記パイロットエアの給排により前記弁部を前記弁座に接離させることで弁の開閉を制御するバルブ装置であって、前記ピストン部の外周位置に設けられた第１磁石保持部と、前記ハウジングブロック側において前記第１磁石保持部に対向する位置に設けられた第２磁石保持部と、前記第１磁石保持部において前記第２磁石保持部に最も近い位置に形成された肉薄状の第１衝突回避部に対して端面を当接させうる状態で、前記第１磁石保持部に保持された第１永久磁石と、前記第２磁石保持部において前記第１磁石保持部の前記第１衝突回避部に最も近い位置に形成された肉薄状の第２衝突回避部に対して端面を当接させうる状態で、前記第２磁石保持部に保持された第２永久磁石とを備え、前記両永久磁石間には、前記ピストン部を前記第１方向に駆動させるとともに相互の接近に伴い増大する磁気吸引力が作用するとともに、最接近時であっても前記両永久磁石の前記端面同士が直接衝突しない配置関係が設定されており、前記第１衝突回避部は、前記第１永久磁石の前記端面の少なくとも一部を前記第１磁石保持部の外部に露出させた状態で、前記第１永久磁石の前記端面に当接可能に設けられ、前記第２衝突回避部は、前記第２永久磁石の前記端面の少なくとも一部を前記第２磁石保持部の外部に露出させた状態で、前記第２永久磁石の前記端面に当接可能に設けられていることを特徴とするバルブ装置をその要旨とする。

【0016】

従って、手段１、２に記載の発明によると、両永久磁石間にはピストン部を第１方向に駆動させるとともに相互の接近に伴い増大する磁気吸引力が作用する。このため、パイロットエアの供給時においては、パイロットエアの圧力に加えて磁気吸引力が作用することで弁ロッドが第１方向に駆動される。それゆえ、ピストン部の受圧面積が小さくても、比較的低圧のパイロットエアを用いて弁の開閉を制御することができる。また、両永久磁石間には最接近時であっても両永久磁石同士が空隙を隔てて対向する配置関係が設定されているため、弁ロッドを駆動したときに両永久磁石同士の当接が回避される。よって、永久磁石の直接的な当接による破損が起きにくくなり、耐久性が向上する。また、両永久磁石同士が当接して互いに吸着した場合、大きな切り離し力が必要になるが、両永久磁石同士の当接が回避されることから、切り離し力を低減することができる。さらに、第１及び第２磁石保持部に第１及び第２永久磁石がそれぞれ保持され、かつ両永久磁石の端面が第１及び第２衝突回避部に対して当接可能に配置されていることから、両永久磁石が確実に固定される。また、第１及び第２衝突回避部はいずれも肉薄状であるため、両永久磁石同士の直接的な衝突を回避しつつ，両永久磁石間の隙間を極めて狭く設定することが可能となる。しかも、個々の永久磁石に寸法ばらつきがあったとしても、例えば第１及び第２衝突回避部の厚み分によって隙間の大きさを規定することにより、磁気吸引力の大きさを揃えることが可能であるため、製品ごとの性能ばらつきを最小化することができる。
また、上記構成によると、第１及び第２永久磁石の端面の少なくとも一部が第１及び第２磁石保持部の外部に露出しているため、非露出の場合と比べて第１及び第２永久磁石の磁力線が互いに作用し合いやすくなり、比較的大きな磁気吸引力を得ることができる。

【0017】

手段１、２において、前記第１磁石保持部の有する収容室の前記弁ロッドの軸線方向における寸法は、前記第１永久磁石の前記軸線方向の寸法よりも大きく、前記第２磁石保持部の有する収容室の前記弁ロッドの軸線方向における寸法は、前記第２永久磁石の前記軸線方向の寸法よりも大きいことが好ましい。

【0018】

上記構成によると、第１及び第２永久磁石を第１及び第２磁石保持部においてそれぞれ弁ロッドの軸線方向に若干遊び（空間的な余裕）をもって収容することができる。ゆえに、個々の永久磁石に寸法ばらつきがあったとしても、それらを第１及び第２磁石保持部内に無理なく収容することができるとともに、永久磁石の割れやカケ等も未然に防止することができる。なお、第１及び第２永久磁石の間には磁気吸引力が常時作用しており、互いに引き合っているので、遊びをもって収容したとしても固定状態の低下にはつながらない。

【0021】

手段１、２において、前記第１衝突回避部及び前記第２衝突回避部の厚さの総和は、１ｍｍ以下であることが好ましい。

【0022】

従って、上記構成によると、第１及び第２衝突回避部の厚み分によって隙間の大きさを１ｍｍ以下という極めて小さい値に規定することができる。このため、磁気吸引力を確実に大きくしつつその大きさを揃えることができる。

【0023】

手段１´に記載の発明は、ピストン収容室を有するピストン収容体と、その一部が前記ピストン収容体に挿入されるとともに、前記ピストン収容室内に位置する領域にピストン部が設けられ、前記ピストン収容室外に位置する領域に弁部が形成された弁ロッドとを備え、前記ピストン部に作用するパイロットエアのエア圧により前記弁ロッドを第１方向に駆動しかつ付勢手段の付勢力により前記弁ロッドを前記第１方向とは反対の第２方向に駆動し、前記パイロットエアの給排により前記弁部を弁座に接離させることで弁の開閉を制御するバルブモジュールであって、前記ピストン部の外周位置に設けられた第１磁石保持部と、前記ピストン収容体側において前記第１磁石保持部に対向する位置に設けられた第２磁石保持部と、前記第１磁石保持部において前記第２磁石保持部に最も近い位置に形成された肉薄状の第１衝突回避部に対して端面を当接させうる状態で、前記第１磁石保持部に保持された第１永久磁石と、前記第２磁石保持部において前記第１磁石保持部の前記第１衝突回避部に最も近い位置に形成された肉薄状の第２衝突回避部に対して端面を当接させうる状態で、前記第２磁石保持部に保持された第２永久磁石とを備え、前記両永久磁石間には、前記ピストン部を前記第１方向に駆動させるとともに相互の接近に伴い増大する磁気吸引力が作用するとともに、最接近時であっても前記両永久磁石の前記端面同士が直接衝突しない配置関係が設定されており、前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石は、厚さ方向に着磁された環状かつ同径の永久磁石であり、前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石の少なくとも一方は、複数個用いて厚さ方向に多段配置され、前記第２永久磁石の個数は、前記第１永久磁石の個数よりも多いことを特徴とするバルブモジュールをその要旨とする。
また手段２´に記載の発明は、ピストン収容室及び弁座を内部に有するハウジングブロックと、その一部が前記ピストン収容室に挿入されるとともに、前記ピストン収容室内に位置する領域にピストン部が設けられ、前記ピストン収容室外に位置する領域に弁部が形成された弁ロッドとを備え、前記ピストン部に作用するパイロットエアのエア圧により前記弁ロッドを第１方向に駆動しかつ付勢手段の付勢力により前記弁ロッドを前記第１方向とは反対の第２方向に駆動し、前記パイロットエアの給排により前記弁部を前記弁座に接離させることで弁の開閉を制御するバルブ装置であって、前記ピストン部の外周位置に設けられた第１磁石保持部と、前記ハウジングブロック側において前記第１磁石保持部に対向する位置に設けられた第２磁石保持部と、前記第１磁石保持部において前記第２磁石保持部に最も近い位置に形成された肉薄状の第１衝突回避部に対して端面を当接させうる状態で、前記第１磁石保持部に保持された第１永久磁石と、前記第２磁石保持部において前記第１磁石保持部の前記第１衝突回避部に最も近い位置に形成された肉薄状の第２衝突回避部に対して端面を当接させうる状態で、前記第２磁石保持部に保持された第２永久磁石とを備え、前記両永久磁石間には、前記ピストン部を前記第１方向に駆動させるとともに相互の接近に伴い増大する磁気吸引力が作用するとともに、最接近時であっても前記両永久磁石の前記端面同士が直接衝突しない配置関係が設定されており、前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石は、厚さ方向に着磁された環状かつ同径の永久磁石であり、前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石の少なくとも一方は、複数個用いて厚さ方向に多段配置され、前記第２永久磁石の個数は、前記第１永久磁石の個数よりも多いことを特徴とするバルブ装置をその要旨とする。
上記手段１´、２´においては、前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石は、厚さ方向に着磁された環状かつ同径の永久磁石であるため、小型のバルブモジュール内において比較的大きな磁気吸引力を互いに作用させることができる。

【0025】

この場合、前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石の少なくとも一方は、複数個用いて厚さ方向に多段配置されているため、第１及び第２永久磁石を１つずつ使用した場合に比べて、より大きな磁気吸引力を得ることができる。

【0027】

さらに前記第２永久磁石の個数は、前記第１永久磁石の個数よりも多いため、第１永久磁石の個数が第２永久磁石の個数よりも多い場合とは異なり、弁ロッド全体の重量増を伴うことなく、磁気吸引力を増大させることができる。

【0029】

手段３に記載の発明は、手段１、１´に記載のバルブモジュールと、内部に前記弁座が形成されたバルブモジュール装着部を有するハウジングブロックとを備え、前記バルブモジュール装着部に前記弁部が当接する状態で前記バルブモジュールが前記ハウジングブロックに装着されていることを特徴とするバルブ装置をその要旨とする。

【0030】

手段４に記載の発明は、手段１、１´に記載の少なくとも１つのバルブモジュールと、内部に前記弁座が形成されたバルブモジュール装着部を少なくとも１つ有するマニホールドブロックとを備え、前記バルブモジュール装着部に前記弁部が当接する状態で前記バルブモジュールが前記マニホールドブロックに装着されていることを特徴とするバルブシステムをその要旨とする。

【発明の効果】

【0031】

以上詳述したように、請求項１～８記載の発明によると、小型であるにも関わらず比較的低圧のパイロットエアで動作することができ、しかも耐久性にも優れ、製品ごとの性能ばらつきも小さいバルブモジュールまたはバルブ装置を提供することができる。また、請求項９、１０に記載の発明によると、いずれも上記の優れたバルブモジュールを備えているため、小型であるにも関わらず比較的低圧のパイロットエアで動作することができ、しかも耐久性にも優れ、製品ごとの性能ばらつきも小さいバルブ装置、バルブシステムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明を具体化したバルブモジュールを用いて構成された第１の実施形態のバルブ装置を示す概略縦断面図。

【図2】第１の実施形態において、バルブモジュールをハウジングブロックから取り出した状態を示す概略縦断面図。

【図3】第１の実施形態において、（ａ）は永久磁石同士が最も離間している状態（バルブ全閉状態）、（ｂ）は永久磁石同士が最も接近している状態（バルブ全開状態）を示す要部拡大断面図。

【図4】第１の実施形態のバルブ装置の使用時の状態を説明するための概略図。

【図5】本発明を具体化したバルブモジュールを用いて構成された第２の実施形態のバルブシステムを説明するための概略図。

【図6】本発明を具体化したバルブモジュールを用いて構成された第３の実施形態のバルブ装置を示す概略縦断面図。

【図7】第３の実施形態において、バルブモジュールをハウジングブロックから取り出した状態を示す概略縦断面図。

【図8】第３の実施形態において、（ａ）は永久磁石同士が最も離間している状態、（ｂ）は永久磁石同士が最も接近している状態を示す要部拡大断面図。

【図9】別の実施形態のバルブモジュールを示す概略縦断面図。

【図10】別の実施形態のバルブモジュールを示す要部拡大断面図。

【図11】別の実施形態のバルブ装置を示す要部拡大断面図。

【図12】バルブ装置を使用した色替装置の構成を説明するための概略図。

【図13】従来例のバルブ装置を示す概略縦断面図。

【発明を実施するための最良の形態】

【0033】

［第１の実施形態］
以下、本発明のバルブ装置を具体化した一実施の形態のカラーチェンジバルブ１１を図１～図４に基づき詳細に説明する。図１は、バルブモジュールを用いて構成された本実施形態のカラーチェンジバルブ１１を示す概略縦断面図である。図２は、バルブモジュールをハウジングブロックから取り出した状態を示す概略縦断面図である。図３（ａ）は永久磁石同士が最も離間している状態を示す要部拡大断面図であり、図３（ｂ）は永久磁石同士が最も接近している状態を示す要部拡大断面図である。図４はカラーチェンジバルブ１１を色替装置ＣＶ１の一部として使用した時の状態を説明するための概略図である。

【0034】

図１、図２に示されるように、本実施形態のカラーチェンジバルブ１１は、ピストンシリンダを駆動手段としたパイロット形の２ポートバルブ（２方弁）であって、弁駆動部であるバルブモジュール１２と、弁本体部であるハウジングブロック１３とによって構成されている。

【0035】

本実施形態のハウジングブロック１３は、上面中央部において大きく開口するとともに下面側にいくに従って段階的に縮径するバルブモジュール装着部１４を有している。このバルブモジュール装着部１４には、バルブモジュール１２が装着可能となっている。ハウジングブロック１３の側面には入力ポート３２が形成され、下面中央部には出力ポート３３が形成されている。また、ハウジングブロック１３内の下側領域には塗料が流れる流路３４が形成されており、入力ポート３２及び出力ポート３３はその流路３４にそれぞれ連通されている。バルブモジュール装着部１４の内部、より具体的にいうと出力ポート３３の開口部内側には、断面テーパ状をなす弁座３５が形成されている。

【0036】

本実施形態のバルブモジュール１２は、ピストン収容体２１を備えている。ピストン収容体２１は、複数の部材（下側部材２１Ａ、上側部材２１Ｂ及び蓋部材２１Ｃ）によって構成されるとともに、その内部にピストン収容室２２を有している。なお、下側部材２１Ａの上端側には上側部材２１Ｂの下端側が接合されており、上側部材２１Ｂの開口部には蓋部材２１Ｃがねじ込み、圧着、接着等によって固定されている。ピストン収容体２１を構成する下側部材２１Ａは、小径部とその上側にある大径部とにより構成されている。小径部の中心部には、ピストン収容室２２とピストン収容室２２の外部領域とを連通させるロッド挿通孔２３が貫設されている。ロッド挿通孔２３の内壁面には断面略Ｖ字状のシール部材３６が配設され、小径部の外周面には断面円形状のシール部材３７が配設されている。シール部材３６は、パイロットエアがピストン収容室２２側からロッド挿通孔２３を介してピストン収容室２２の外部領域側（即ち流路３４側）に漏れるのを防止している。シール部材３７は、流路３４側に導入される塗料や洗浄剤などがピストン収容室２２側に漏れるのを防止するとともに、パイロットエアが流路３４側に漏れるのを防止している。また、小径部の下端面には、シール部材としてのダイアフラムシール３８が配設されている。

【0037】

このカラーチェンジバルブ１１は、ロッド部４２、ピストン部４３、弁部４４及び固定ナット４６を有する移動体としての弁ロッド４１を備えている。この弁ロッド４１は、隔離部材としてのダイアフラムシール３８の中心孔に挿通されるとともに、ロッド挿通孔２３に摺動可能な状態でその一部が挿入されている。本実施形態のロッド部４２は、下側半分が相対的に大きい直径を有する大径部となっていて、上側半分が相対的に小さい直径を有する小径部となっている。有底筒状をなすピストン部４３は、ロッド部４２における小径部、つまりピストン収容室２２内となる位置に設けられている。ピストン部４３はピストン収容室２２内に収容されるとともに、ピストン収容室２２内にて上下方向に摺動可能となっている。ピストン部４３の外周面には溝状のパッキング収容凹部が設けられており、そこには環状をなす断面略Ｖ字状のシールパッキング４５が収容されている。

【0038】

ロッド部４２の下端側（先端側）は、ロッド挿通孔２３を介してピストン収容室２２の外側領域に突出し、さらにダイアフラムシール３８の中心孔を通り抜けてピストン収容室２２の外部領域側（流路３４側）に到っている。テーパ面を有する弁部４４は、ロッド部４２の先端に一体形成されている。弁部４４は、弁ロッド４１の上下動に伴い、ハウジングブロック１３側の弁座３５に対して当接及び離間可能となっている。ちなみに、図１は弁部４４が弁座３５に対して当接した状態を示している。

【0039】

ピストン収容体２１内のピストン収容室２２は、ピストン部４３により下側の第１室５１と、上側の第２室５２とに区画されている。第１室５１側には、ピストン部４３を上方向に駆動させるパイロットエアが供給されるパイロットポート５３が形成されている。このパイロットポート５３はピストン収容体２１の側面において開口することで、第１室５１と大気圧領域と連通させている。

【0040】

ピストン収容体２１における第２室５２は、蓋部材２１Ｃの中央に設けられたロッド逃がし孔２５を介して大気圧領域と連通されている。このロッド逃がし孔２５内には、ロッド部４２における小径部の上端が常時非接触の状態で挿通されている。このような第２室５２内には、付勢手段としての金属製のコイルばね５４が圧縮状態で収容されている。このコイルばね５４の一端はピストン部４３の上端面に当接しており、他端は蓋部材２１Ｃの内壁面に当接している。その結果、コイルばね５４によって、ピストン部４３を常時下方向に付勢する付勢力が作用した状態となっている。なお、コイルばね５４は、周囲の磁力の影響を受けにくくするために、例えばＳＵＳ３１６等のような非磁性体金属製であることが好ましい。

【0041】

次に、パイロットエアに基づくピストン駆動力を磁力を用いて補助する機構について説明する。

【0042】

図１～図３に示されるように、本実施形態のカラーチェンジバルブ１１は、バルブモジュール１２内に第１永久磁石５６と第２永久磁石５７とを備えている。本実施形態において第１永久磁石５６及び第２永久磁石５７は、ともに厚さ方向に着磁された環状かつ同径の永久磁石である。第１永久磁石５６及び第２永久磁石５７としては、従来公知の任意の永久磁石を用いることが可能であるが、本実施形態では磁力の強いネオジム磁石の市販品を使用している。このほかにも、例えばサマリウムコバルト磁石、フェライト磁石、アルニコ磁石などを用いてもよい。

【0043】

図３に示されるように、本実施形態では第１永久磁石５６を取り付けるための保持構造（第１磁石保持部６１）が、移動側であるピストン部４３側に設けられている。即ち、第１磁石保持部６１の一部をなす肉薄状の第１衝突回避部（第１フランジ部６２）を有する環状部材６３が、ピストン部４３の上面側にねじ止め等によって取り付けられている。一方、ピストン部４３の上面側の外周位置には、第１磁石保持部６１の一部をなす環状段部６４が形成されている。そして、ピストン部４３と環状部材６３とによって収容室が形成されている。

【0044】

同じく図３に示されるように、第２永久磁石５７を取り付けるための保持構造（第２磁石保持部７１）が、固定側であるピストン収容体２１側において第１磁石保持部６１に対向する位置に設けられている。即ち、上側部材２１Ｂの内周面と蓋部材２１Ｃの外周面との間には所定の収容室が形成され、これが第２磁石保持部７１としての役割を果たしている。蓋部材２１Ｃの下端部には、肉薄状の第２衝突回避部である第２フランジ部７２が形成されている。

【0045】

そして、第１永久磁石５６は、肉薄状の第１フランジ部６２に対して端面を当接させた状態で、第１磁石保持部６１に保持されている。なお、第１フランジ部６２は、第１磁石保持部６１において第２磁石保持部７１に最も近い位置、具体的にはピストン部４３の最上端部に形成されている。また、第２永久磁石５７は、肉薄状の第２フランジ部７２に対して端面を当接させた状態で、第２磁石保持部７１に保持されている。なお、第２フランジ部７２は、第２磁石保持部７１において第１磁石保持部６１の第１フランジ部６２に最も近い位置、具体的には蓋部材２１Ｃの最下端部に形成されている。即ち本実施形態では、第１永久磁石５６は移動側であるピストン部４３側に設けられ、第２永久磁石５７は固定側であるピストン収容体２１に設けられている。

【0046】

本実施形態では、第１磁石保持部６１に保持されている第１永久磁石５６の数は１個である。これに対し、第２磁石保持部７１に保持されている第２永久磁石５７の数はそれよりも多く、２個とされている。２個の第２永久磁石５７は、厚さ方向に積層された状態で多段配置されている。

【0047】

第１磁石保持部６１の有する収容室の弁ロッド４１の軸線方向（図３では上下方向）における寸法は、第１永久磁石５６の１個分についての軸線方向の寸法よりも若干大きく（例えば０．１ｍｍ～１．０ｍｍ程度大きく）なっている。このため、第１磁石保持部６１において第１永久磁石５６が弁ロッド４１の軸線方向に若干遊び（空間的な余裕）をもって収容されている。具体的には、図３にて示される位置に僅かな隙間５９が生じている。

【0048】

また、第２磁石保持部７１の有する収容室の弁ロッド４１の軸線方向における寸法は、第２永久磁石５７の２個分についての軸線方向の寸法よりも若干大きく（例えば０．１ｍｍ～１．０ｍｍ程度大きく）なっている。このため、第２磁石保持部７１において多段配置された第２永久磁石５７が弁ロッド４１の軸線方向に若干遊び（空間的な余裕）をもって収容されている。具体的には、図３にて示される位置に僅かな隙間５９が生じている。

【0049】

図３に示されるように、第１フランジ部６２は、第１永久磁石５６の端面の約半分の領域を第１磁石保持部６１の外部に露出させた状態で、第１永久磁石５６の端面に当接している。また、第２フランジ部７２は、第２永久磁石５７の端面の約半分の領域を第２磁石保持部７１の外部に露出させた状態で、第２永久磁石５７の端面に当接している。それゆえ、第１永久磁石５６及び第２永久磁石５７は、磁力線が互いに作用し合いやすくなっている。

【0050】

ここで、第１フランジ部６２の厚さｔ１及び第２フランジ部７２の厚さｔ２は、いずれも非常に薄く、例えば０．１ｍｍ～０．５ｍｍ程度に設定されている。それゆえ、第１フランジ部６２及び第２フランジ部７２の厚さの総和ｔ３は１ｍｍ以下となっており、本実施形態では０．３ｍｍ～０．４ｍｍになっている。つまり、ここでは第１フランジ部６２及び第２フランジ部７２の厚み分によって、第１永久磁石５６及び第２永久磁石５７の最接近時における隙間の大きさを極めて小さい値に規定している。

【0051】

また、第１永久磁石５６及び第２永久磁石５７の間には、ピストン部４３を図１の上方向Ａ１（第１方向）に駆動させるような磁力、つまり磁気吸引力が作用するような配置関係が設定されている。従って、第１永久磁石５６と第２永久磁石５７とは、互いに異極を向け合った状態で対向配置されている。なお、この場合において磁気吸引力は、第１永久磁石５６及び第２永久磁石５７が相互に接近するに伴って増大し、両者が最接近した図３（ｂ）の状態において最大となる。

【0052】

ここで、図１（ａ）に示すパイロットエアの未供給時においては、第１室５１及び第２室５２内がいずれも大気圧領域となっており、ピストン部４３を介して第１方向Ａ１及び第２方向Ａ２に作用する大気圧による押圧力は相殺されている。また、このときピストン部４３には、当該ピストン部４３を第２方向Ａ２に押圧しようとするコイルばね５４の付勢力が作用するとともに、当該ピストン部４３を第１方向Ａ１に押圧しようとする磁気吸引力が作用している。ただし、図３（ａ）に示されるように、第１永久磁石５６及び第２永久磁石５７は相互に最も離間（例えば１ｍｍ～４ｍｍ程度離間）しているため、このとき磁気吸引力は最小値となっている。同様に第１フランジ部６２及び第２フランジ部７２も相互に離間している。そしてこのとき、磁気吸引力がコイルばね５４の付勢力よりも小さくなるように設定されているため、ピストン部４３が第２方向Ａ２に移動する。その結果、弁ロッド４１が下動して弁部４４が弁座３５に当接し、流路３４が閉成される。即ち、本実施形態のカラーチェンジバルブ１１では、パイロットエアを遮断した状態であってもコイルばね５４の付勢力よって弁が確実に閉状態となる。

【0053】

パイロットエアの供給時においては、第２室５２内が大気圧領域のままである一方、パイロットポート５３から加圧されたパイロットエアが第１室５１内に導入される。その結果、ピストン部４３の下面側にパイロットエアの圧力が作用し、ピストン部４３を第１方向Ａ１に押圧しようとする力が働く。パイロットエアによる押圧力と上記磁気吸引力との総和は、コイルばね５４の付勢力よりも大きくなるようにあらかじめ設定されている。このため、パイロットエアによる押圧力と上記磁気吸引力とが同時に作用することにより、ピストン部４３がコイルばね５４の付勢力に抗して第１方向Ａ１に移動する。そして、第１フランジ部６２と第２フランジ部７２とが互いに当接し、ピストン部４３が停止した状態となる。その結果、弁ロッド４１が上動して弁部４４が弁座３５から離間し、流路３４が開成される。

【0054】

次に、このように構成された本実施形態のカラーチェンジバルブ１１を色替装置ＣＶ１の一部として使用したときの動作について説明する。図４に示されるように、本実施形態のカラーチェンジバルブ１１は、例えば、マニホールドブロックＭ１に複数個連設された状態で使用される。マニホールドブロックＭ１内には塗料流路である主流路Ｒ１が形成されるとともに、そこから分岐した副流路Ｒ２が複数箇所に形成されている。前記主流路Ｒ１は図示しない塗装機に対して接続されている。各カラーチェンジバルブ１１は、各副流路Ｒ２の開口部と各出力ポート３３とが連通するように、ハウジングブロック１３側がマニホールドブロックＭ１に接する状態で取り付けられている。また、各カラーチェンジバルブ１１の入力ポート３２は、別々の塗料供給源（図示略）に対してそれぞれ接続されている。各カラーチェンジバルブ１１のパイロットポート５３は、図示しない電磁弁等の流体制御装置を介してパイロットエアを供給するためのエアコンプレッサ（図示略）に接続されている。本実施形態の場合、例えば０．４ＭＰａ～０．５ＭＰａ程度の比較的低圧のエアが供給されるようになっている。

【0055】

各カラーチェンジバルブ１１に対してパイロットエアを供給していない初期状態においては、各カラーチェンジバルブ１１の流路３４が閉成されているため、副流路Ｒ２及び主流路Ｒ１側に塗料は供給されない。ここで、特定のカラーチェンジバルブ１１に対してパイロットエアを供給すると、当該カラーチェンジバルブ１１の弁ロッド４１が図１、図４の上方向に駆動される。その結果、弁部４４が弁座３５から離間した開成状態となり、流路３４を介して入力ポート３２と出力ポート３３との間が連通された状態となる。よって、当該カラーチェンジバルブ１１側から所定の塗料がマニホールドブロックＭ１側に流入し、その塗料が塗装機側に供給されるようになっている。なお、当該カラーチェンジバルブ１１に対するパイロットエアの供給を停止すると、当該カラーチェンジバルブ１１の弁ロッド４１が図１、図４の下方向に移動する。その結果、弁部４４が弁座３５に当接した閉成状態となり、入力ポート３２と出力ポート３３との間が遮断された状態となる。よって、当該カラーチェンジバルブ１１側から所定の塗料がマニホールドブロックＭ１側に流入することはなくなり、塗装機側への塗料の供給がストップするようになっている。

【0056】

従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。

【0057】

（１）本実施形態のカラーチェンジバルブ１１によれば、第１永久磁石５６及び第２永久磁石５７の間には、ピストン部４３を第１方向Ａ１に駆動させるとともに相互の接近に伴い増大する磁気吸引力が作用する（図３（ａ）、（ｂ）参照）。このため、パイロットエアの供給時においては、パイロットエアの圧力に加えて磁気吸引力が作用することで、弁ロッド４１が第１方向Ａ１に駆動される。それゆえ、ピストン部４３の受圧面積が小さくても、比較的低圧のパイロットエアを用いて弁の開閉を制御することができる。また、第１永久磁石５６及び第２永久磁石５７の間には、最接近時であってもそれらの端面同士が直接衝突しない配置関係が設定されている。そのため、弁ロッド４１を駆動したときに第１永久磁石５６及び第２永久磁石５７同士の直接的な当接が回避される結果、それらに破損が起きにくくなり、耐久性が向上する。また、両永久磁石５６、５７同士が当接して互いに吸着した場合、大きな切り離し力が必要になるが、両永久磁石５６、５７同士の当接が回避されることから、切り離し力を低減することができる。さらに、第１及び第２磁石保持部６１、７１に第１及び第２永久磁石５６、５７がそれぞれ保持され、かつ両永久磁石５６、５７の端面が第１及び第２フランジ部６２、７２に対してそれぞれ当接配置されている。このため、両永久磁石５６、５７が第１及び第２磁石保持部６１、７１に確実に固定される。また、第１及び第２フランジ部６２、７２はいずれも肉薄状であるため、両永久磁石５６、５７同士の直接的な衝突を回避しつつ，両永久磁石５６、５７間の隙間を極めて狭く設定することが可能となる。しかも、個々の永久磁石５６、５７に寸法ばらつきがあったとしても、例えば第１及び第２フランジ部６２、７２の厚み分によって隙間の大きさを規定することにより、磁気吸引力の大きさを揃えることが可能である。そのため、製品ごとの性能ばらつきを最小化することができる。以上のように本実施形態によれば、小型で軽量であるにも関わらず比較的低圧のパイロットエアで動作することができ、しかも耐久性にも優れ、製品ごとの性能ばらつきも小さいカラーチェンジバルブ１１を提供することができる。

【0058】

（２）また、このカラーチェンジバルブ１１の場合、パイロットエアの未供給時にピストン部４３に対して作用する磁気吸引力は、コイルばね５４の付勢力よりも小さくなるように設定されている。このため、コイルばね５４の付勢力により、弁部４４が弁座３５に当接する位置まで弁ロッド４１が移動し、弁が確実に閉成された状態に保持される。また、パイロットエアの供給時にピストン部４３に対して作用する磁気吸引力及びパイロットエアによる押圧力の総和は、コイルばね５４の付勢力よりも大きくなるように設定されている。このため、磁気吸引力及びパイロットエアによる押圧力の合力により、弁部４４が弁座３５から離間する位置に弁ロッド４１が移動し、弁が確実に開成された状態に保持される。なお本実施形態では、パイロットエアの未供給時にコイルばね５４の付勢力により弁が閉成されるノーマルクローズ形となっているため、複数あるカラーチェンジバルブ１１のうちの大部分を閉成しておく色替装置ＣＶ１を動作させるときのパイロットエアの供給量を削減することができる。

【0059】

（３）このカラーチェンジバルブ１１の場合、第１磁石保持部６１の有する収容室の弁ロッド４１の軸線方向における寸法が、１個の第１永久磁石５６の軸線方向の寸法よりも大きくなっている。また、第２磁石保持部７１の有する収容室の弁ロッド４１の軸線方向における寸法は、多段配置された２個の第２永久磁石５７の軸線方向の寸法よりも大きくなっている。従って、第１及び第２永久磁石５６、５７を第１及び第２磁石保持部６１、７１においてそれぞれ弁ロッド４１の軸線方向に若干遊びをもって収容することができる。ゆえに、個々の永久磁石５６、５７に寸法ばらつきがあったとしても、それらを第１及び第２磁石保持部６１、７１内に無理なく収容することができるとともに、永久磁石５６、５７の割れやカケ等も未然に防止することができる。なお、第１及び第２永久磁石５６、５７の間には磁気吸引力が常時作用しており、互いに引き合っているので、遊びをもって収容したとしても固定状態の低下にはつながらない。

【0060】

（４）このカラーチェンジバルブ１１の場合、第１及び第２永久磁石５６、５７の端面の一部が、それぞれ第１及び第２フランジ部６２、７２の外部に露出している。よって、第１及び第２永久磁石５６、５７が非露出である場合と比べて、第１及び第２永久磁石５６、５７の磁力線が互いに作用し合いやすくなり、比較的大きな磁気吸引力を得ることができる。

【0061】

（５）このカラーチェンジバルブ１１の場合、第１及び第２フランジ部６２、７２の厚さの総和が１ｍｍ以下に設定されている。ゆえに、これらの厚み分によって最接近時における第１及び第２永久磁石５６、５７の隙間の大きさを１ｍｍ以下という極めて小さい値に規定することができる。このため、磁気吸引力を確実に大きくしつつその大きさを揃えることができる。

【0062】

（６）このカラーチェンジバルブ１１の場合、第１及び第２永久磁石５６、５７は、ともに厚さ方向に着磁された環状かつ同径の永久磁石である。そして、このような形状の第１及び第２永久磁石５６、５７を用いることにより、小型のバルブモジュール１２内において比較的大きな磁気吸引力を互いに作用させることができる。また、第１永久磁石５６及び第２永久磁石５７のうち、第２永久磁石５７については複数個用いて厚さ方向に多段配置されている。そのため、第１及び第２永久磁石５６、５７を１つずつ使用した場合に比べて、より大きな磁気吸引力を得ることができる。さらにこの場合において、第２永久磁石５７の個数が第１永久磁石５６の個数よりも多くなっている。よって、第１永久磁石５６の個数が第２永久磁石５７の個数よりも多い場合とは異なり、移動側である弁ロッド４１全体の重量増を伴うことなく、磁気吸引力を増大させることができる。

【0063】

［第２の実施形態］
以下、本発明を具体化したバルブモジュール１２を用いて構成された第２の実施形態のバルブシステムを図５に基づき詳細に説明する。本実施形態のバルブシステムを構成するバルブモジュール１２は、第１実施形態のカラーチェンジバルブ１１Ａにおいて使用したものと同じである。そのため、ここでは第１の実施形態と相違する部分について中心に説明し、共通する部分については同じ部材番号を付すのみとし詳細な説明を省略する。

【0064】

本実施形態におけるマニホールドブロックＭ２はバルブハウジングとしての機能を有するものであって、その複数箇所には複数のバルブモジュール装着部８４が形成されている。各バルブモジュール装着部８４の底部側領域は塗料等が流れる流路３４となっており、この流路３４の部分に連通して入力ポート３２及び出力ポート３３が形成されている。各バルブモジュール装着部８４の底部中央部に位置する出力ポート３３は、マニホールドブロックＭ２に設けられた各々の副流路Ｒ２に接続されており、その接続部分には弁座３５が形成されている。また、マニホールドブロックＭ２には複数のパイロットエア導入路８５が設けられており、各々のパイロットエア導入路８５は各バルブモジュール装着部８４の内側面にて開口している。そして、各バルブモジュール装着部８４に、それぞれカラーチェンジバルブ用のバルブモジュール１２を装着することで色替装置ＣＶ２が構成されている。このとき、各バルブモジュール装着部８４には、それぞれバルブモジュール１２が弁ロッド４１の先端側を底部に向けた状態、即ち弁ロッド４１の弁部４４が弁座３５に当接する状態で装着されている。

【0065】

以上のように構成された本実施形態においても、パイロットエアの給排により弁ロッド４１を上下方向に駆動させて、弁部４４を弁座３５に接離させることにより、弁の開閉制御を行うことが可能である。また、このようなバルブモジュール１２であれは、小型であるにも関わらず比較的低圧のパイロットエアで動作することができ、しかも耐久性にも優れ、製品ごとの性能ばらつきも小さいものとすることができる。

【0066】

［第３の実施形態］
以下、本発明のバルブ装置を具体化した第３の実施形態のカラーチェンジバルブ１１Ｂを図６～図８に基づき詳細に説明する。図６は、バルブモジュール１２Ａを用いて構成された本実施形態のカラーチェンジバルブ１１Ｂを示す概略縦断面図である。図７は、バルブモジュール１２Ａをハウジングブロック１３Ａから取り出した状態を示す概略縦断面図である。図８（ａ）は永久磁石同士が最も離間している状態を示す要部拡大断面図であり、図８（ｂ）は永久磁石同士が最も接近している状態を示す要部拡大断面図である。なお、本実施形態では第１の実施形態と相違する部分について中心に説明し、共通する部分については同じ部材番号を付すのみとし詳細な説明を省略する。

【0067】

このカラーチェンジバルブ１１Ｂは、弁駆動部であるバルブモジュール１２Ａと、弁本体部であるハウジングブロック１３Ａとによって構成されている。ただし、第１実施形態のカラーチェンジバルブ１１が２ポートバルブであったのに対し、本実施形態のカラーチェンジバルブ１１Ｂは３ポートバルブ（３方弁）である点で相違する。

【0068】

本実施形態のハウジングブロック１３Ａの側面における２箇所には、第１の入力ポート３２Ａ及び第２の入力ポート３２Ｂがそれぞれ形成されている。これら２つの入力ポート３２Ａ、３２Ｂは、出力ポート３３とともに流路３４にそれぞれ連通されている。バルブモジュール装着部１４の内部、より具体的にいうと出力ポート３３の開口部内側には、断面テーパ状をなす弁座３５が形成されている。

【0069】

本実施形態のバルブモジュール１２Ａの場合、ダイアフラムシール３８の下端面側にさらにスリーブ状部材９１が配設されており、このスリーブ状部材９１の下面側開口部が弁座９２となっている。つまり、このバルブモジュール１２Ａは２箇所に弁座３５、９２を有している点で、第１実施形態のバルブモジュール１２と相違している。このスリーブ状部材９１には、第２の入力ポート３２Ｂに対して連通する透孔９３が形成されている。

【0070】

本実施形態のバルブモジュール１２Ａにおける弁ロッド４１Ａは、第１実施形態のも弁ロッド４１と同様に、ロッド部４２、ピストン部４３、弁部４４及び固定ナット４６を有している。ただし、この弁ロッド４１Ａは、弁ロッド４１Ａの先端部とは別の位置にさらに弁部９４を有している。弁部９４は、弁ロッド４１Ａの大径部において径方向に張り出すようにして一体形成されている。

【0071】

ロッド部４２の下端側（先端側）は、ロッド挿通孔２３を介してピストン収容室２２の外側領域に突出し、さらにダイアフラムシール３８及びスリーブ状部材９１の中心孔を通り抜けてピストン収容室２２の外部領域側（流路３４側）に到っている。図６にて下方に位置する弁部４４は、弁ロッド４１Ａの上下動に伴い、ハウジングブロック１３Ａ側の弁座３５に対して当接及び離間可能となっている。ちなみに、図６は弁部４４が弁座３５に対して当接した状態を示している。また、図６にて上方に位置する弁部９４は、弁ロッド４１Ａの上下動に伴い、バルブモジュール１２Ａ側の弁座９２に対して当接及び離間可能となっている。ちなみに、図６は弁部９４が弁座９２に対して離間した状態を示している。

【0072】

ここで、図６に示すパイロットエアの未供給時においては、図８（ａ）に示されるように、第１永久磁石５６及び第２永久磁石５７は相互に最も離間（例えば１ｍｍ～５ｍｍ程度離間）しているため、このとき磁気吸引力は最小値となっている。同様に第１フランジ部６２及び第２フランジ部７２も相互に０．５ｍｍ～４ｍｍ程度離間している。そしてこのとき、磁気吸引力がコイルばね５４の付勢力よりも小さくなるように設定されているため、ピストン部４３が第２方向Ａ２に移動する。その結果、弁ロッド４１Ａが下動して、弁部４４がハウジングブロック１３Ａ側の弁座３５に当接する一方、弁部９４がバルブモジュール１２Ａ側の弁座９２から離間する。このとき、出力ポート３３が閉成されて流路３４と非連通の状態になるとともに、２つの入力ポート３２Ａ、３２Ｂ間が流路３４を介して連通された状態となる。

【0073】

パイロットエアの供給時においては、パイロットエアによる押圧力と上記磁気吸引力とが同時に作用することにより、ピストン部４３がコイルばね５４の付勢力に抗して第１方向Ａ１に移動する。すると、弁ロッド４１Ａが上動して、弁部４４がハウジングブロック１３Ａ側の弁座３５から離間する一方、弁部９４がバルブモジュール１２Ａ側の弁座９２に対して当接することにより、ピストン部４３が停止した状態となる。このとき、第１フランジ部６２及び第２フランジ部７２は当接せず、相互に０．５ｍｍ～２ｍｍ程度離間して最接近した状態となる。このとき、２つの入力ポート３２Ａ、３２Ｂ間の流路３４が閉成されて非連通の状態になるとともに、出力ポート３３が開成されて入力ポート３２Ａと流路３４を介して連通された状態となる。

【0074】

以上のように構成された本実施形態のカラーチェンジバルブ１１Ｂにおいても、パイロットエアの給排により弁ロッド４１Ａを上下方向に駆動させて、２つの弁部４４、９４を弁座３５、９４にそれぞれ接離させることにより、弁の開閉制御を行うことが可能である。また、このようなカラーチェンジバルブ１１Ｂであれば、小型であるにも関わらず比較的低圧のパイロットエアで動作することができ、しかも耐久性にも優れ、製品ごとの性能ばらつきも小さいものとすることができる。特に本実施形態の場合、３方弁であるカラーチェンジバルブ１１Ｂにおいて、両永久磁石５６、５７の最接近時に第１フランジ部６２及び第２フランジ部７２同士が当接しないような配置関係が設定されている。つまり、弁部９４がバルブモジュール１２Ａ側の弁座９２に対して当接することによりピストン部４３が停止することから、ピストン部４３に対する上方向への駆動力が全て弁部９４と弁座９２とに加わり、弁部９４と弁座９２との間に高いシール性を付与することができる。

【0075】

なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。

【0076】

・上記第１の実施形態等においては、ダイアフラムシール３８を用いて、塗料や洗浄剤などがロッド挿通孔２３を介してピストン収容室２２側に漏れるのを防止していたが、これに限定されない。例えば、図９に示す別の実施形態のカラーチェンジバルブ用のバルブモジュール１２Ｂのように、ダイアフラムシール３８に代えてスリーブ状の軸シール９６を設け、その内周面に複数種類のシール部材９７、９８を設けることによりシールを図るようにしてもよい。

【0077】

・上記第１の実施形態等においては、第１永久磁石５６を１個用いるとともに、第２永久磁石５７を２個用いたが、これに限定されない。例えば、図１０に示す別の実施形態のカラーチェンジバルブ用のバルブモジュール１２Ｃのように、第２永久磁石５７の数をさらに増やして３個用いてもよく、この場合にはよりいっそう大きな磁気吸引力を得ることができる。なお、第２永久磁石５７の数は４個以上であってもよい。第１永久磁石５６の個数も１個に限らず、２個以上にすることも勿論許容される。なお、図１０においては、同径かつ同じ厚さの第２永久磁石５７を３個用いたが、第２永久磁石５７の厚さは異なっていてもよい。例えば、所定厚さを有する１個の第２永久磁石５７と、当該所定厚さの２倍の厚さを有する１個の第２永久磁石５７とを用いてもよい。勿論、第１永久磁石５６を複数個用いるような場合、それらの厚さは同じであってもよく、異なっていてもよい。さらに、上記第１の実施形態等においては、第１永久磁石５６の厚さ及び第２永久磁石５７の厚さは同じであったが、異なっていてもよい。また、第１永久磁石５６の径及び第２永久磁石５７の径は同じであったが、異なっていてもよい。

【0078】

・上記第１の実施形態等においては、付勢手段としてコイルばね５４が用いられていたが、コイルばね５４以外の形状のばねを用いてもよいほか、ばね以外の付勢手段を用いてもよい。さらに、ピストン部４３を第１方向Ａ１に駆動させるときと同じように、第２方向Ａ２に駆動させるのにパイロットエアを用いてもよい。

【0079】

・上記第１の実施形態等においては、第１永久磁石５６及び第２永久磁石５７がいずれも環状であったが、これらの形状は環状に限定されず、任意の形状であってよい。

【0080】

・上記第１の実施形態等においては、付勢手段の付勢力が弁を閉成する方向に作用し、パイロットエアの圧力及び永久磁石同士の吸引力が弁を開成する方向に作用するように構成したが、これに限定されない。即ち、付勢手段の付勢力が弁を開成する方向に作用し、パイロットエアの圧力及び永久磁石同士の吸引力が弁を閉成する方向に作用するように構成してもよい。

【0081】

・上記第１の実施形態等においては、第１永久磁石５６をピストン部４３の外周位置に設け、ピストン収容体２１側において第１永久磁石５６に対向する位置に第２永久磁石５７を設けたが、第１及び第２永久磁石５６、５７をさらに別の箇所にそれぞれ追加してもよい。例えば、弁ロッド４１の中心部付近に第１永久磁石５６を追加し、ピストン収容体２１側においてその追加された第１永久磁石５６に対向する位置に第２永久磁石５７を追加してもよい。このような構成とした場合、いっそう大きな磁気吸引力を得ることができる。

【0082】

・上記第１の実施形態等においては、コイルばね５４を非磁性体からなる材料で形成したが、これに限定されない。例えば、第１永久磁石５６及び第２永久磁石５７以外のバルブ構成部品をすべて非磁性体製にしてもよい。

【0083】

・例えば、図１１に示される別の実施形態のバルブ装置１１Ｃのように構成してもよい。なお、図１に示したバルブ装置１１と相違する部分について中心に説明し、共通する部分については同じ部材番号を付すのみとし詳細な説明を省略する。このバルブ装置１１Ｃは、図面上部側に位置する弁駆動部側の部材８８と、図面下部側に位置する弁本体部側の部材８７とによって構成されたハウジングブロック１３Ｂを備えている。弁駆動部側の部材８８の内部にはピストン収容室２２が形成され、弁本体部側の部材８７の内部には弁座３５が形成されている。その一方で、このバルブ装置１１Ｃは、図１のものとは異なり下側部材２１Ａ及び上側部材２１Ｂに相当する部材を備えていない。弁本体部側の部材８７の上側開口部には蓋部材２１Ｃがねじ込み、圧着、接着等によって固定されている。その結果、ハウジングブロック１３Ｂ側（即ち弁本体部側の部材８７と蓋部材２１Ｃとの間）に、第２磁石保持部７２が設けられている。また、弁駆動部側の部材８８と弁本体部側の部材８７との接合界面の近傍には、ロッド挿通孔２３を有する円筒状の軸シール８９が配設されている。この軸シール８９には、シール部材３６、３７がそれぞれ配設されている。

【0084】

・上記第１の実施形態等においては、本発明のバルブ装置を塗装設備における色替装置ＣＶ１を構成するカラーチェンジバルブ１１として用いたが、これに限定されることはなく、他の用途に用いても勿論よい。

【0085】

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した各実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

【0086】

（１）請求項１乃至１４のいずれか１項において、前記付勢手段の付勢力は弁を閉成する方向に作用する一方、前記パイロットエアの圧力及び前記磁気吸引力は弁を開成する方向に作用すること。
（２）請求項１乃至１４のいずれか１項において、前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石以外のバルブ構成部品は非磁性体製であること。
（３）請求項１乃至１４のいずれか１項において、前記付勢手段は非磁性体金属製のばねであること。
（４）請求項１乃至７のいずれか１項において、前記バルブモジュールは３方弁を構成するものであって、前記両永久磁石の最接近時に前記両衝突回避部同士が衝突しない配置関係が前記両永久磁石間に設定されていること。
（５）請求項１乃至７のいずれか１項において、前記バルブモジュールは２方弁を構成するものであって、前記両永久磁石の最接近時に前記両衝突回避部同士が衝突して前記弁ロッドが止まる配置関係が前記両永久磁石間に設定されていること。
（６）請求項８乃至１４のいずれか１項において、前記バルブ装置は３方弁であって、前記両永久磁石の最接近時に前記両衝突回避部同士が衝突しない配置関係が前記両永久磁石間に設定されていること。
（７）請求項８乃至１４のいずれか１項において、前記バルブ装置は２方弁であって、前記両永久磁石の最接近時に前記両衝突回避部同士が衝突して前記弁ロッドが止まる配置関係が前記両永久磁石間に設定されていること。

【符号の説明】

【0087】

１１、１１Ｂ、１１Ｃ…バルブ装置としてのカラーチェンジバルブ
１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ…バルブモジュール
１３、１３Ａ、１３Ｂ…ハウジングブロック
１４、８４…バルブモジュール装着部
２１…ピストン収容体
２２…ピストン収容室
３５、９２…弁座
４１、４１Ａ…弁ロッド
４３…ピストン部
４４、９４…弁部
５１…第１室
５２…第２室
５３…パイロットポート
５６…第１永久磁石
５７…第２永久磁石
６１…第１磁石保持部
６２…第１衝突回避部としての第１フランジ部
７１…第２磁石保持部
７２…第２衝突回避部としての第２ランジ部
Ａ１…第１方向
Ａ２…第２方向
Ｍ１、Ｍ２…マニホールドブロック
ｔ３…厚さの総和

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】