特許 7374479 切換弁

(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】2023-10-27

(45)【発行日】2023-11-07

(54)【発明の名称】切換弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 11/048 20060101AFI20231030BHJP

【ＦＩ】

F16K11/048 Z

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020014965

(22)【出願日】2020-01-31

(65)【公開番号】P2021121749

(43)【公開日】2021-08-26

【審査請求日】2022-11-22

(73)【特許権者】

【識別番号】390033857

【氏名又は名称】株式会社フジキン

(74)【代理人】

【識別番号】100183380

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 裕司

(72)【発明者】

【氏名】木曽 秀則

(72)【発明者】

【氏名】松田 隆博

【審査官】加藤 昌人

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５２－２４２２２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭５２－１５０８１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２２５４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１４４１５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第５１５２３２０（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ １１／００－１１／２４

Ｆ１６Ｋ ３１／０６－３１／１６５

Ｆ１６Ｋ ３１／３６－３１／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１流路、第２流路、および第３流路が形成されたボディと、
前記ボディに設けられ、前記第１流路と前記第２流路とを開閉する第１弁部と、
前記ボディに設けられ、前記第１流路と前記第３流路とを開閉する第２弁部と、
前記第１弁部を開閉動作させるアクチュエータと、
前記アクチュエータに接続され、前記アクチュエータの動作に伴い作動し、前記第２弁部を開閉させる切換アームと、を備え、
前記切換アームは、前記ボディの外側に設けられている、切換弁。

【請求項2】

前記ボディは、略柱状をなし、
前記第１弁部は、前記ボディの一端側に設けられ、
前記第２弁部は、前記ボディの他端側に設けられ、
前記切換アームは、前記ボディの一端側から他端を超える位置まで延びている、請求項１に記載の切換弁。

【請求項3】

前記切換アームは、一対のアーム部と、連結部とを有し、
各アーム部は、前記第１流路の軸方向に沿って延び、
各アーム部の一端は、前記アクチュエータに接続され、各アーム部の他端は、前記第２弁部を超える位置まで延び、
前記連結部は、前記第１流路の径方向に沿って延び、各アーム部の他端を連結している、請求項２に記載の切換弁。

【請求項4】

前記第２弁部は、ダイヤフラムおよびダイヤフラム押えを有し、
前記連結部の前記径方向の中央部には、円盤状の押圧部が設けられ、
前記押圧部が前記ダイヤフラム押えを押圧することにより、前記ダイヤフラムが前記第１流路と前記第３流路との連通を遮断する、請求項３に記載の切換弁。

【請求項5】

前記第２弁部は、前記ダイヤフラム押えの前記ダイヤフラム側に対する反対側に位置し、前記ダイヤフラム押えを保持するホルダを有し、
前記ホルダは、その一端側において前記ダイヤフラム押えを保持し、他端側は球状部をなし、
前記押圧部の前記球状部に当接する面は平面をなしている、請求項４に記載の切換弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、切換弁に関する。

【背景技術】

【0002】

複数の通路が形成されたボディと、ボディに設けられた２つのバルブと、ボディに設けられたシリンダと、シリンダと各バルブとの間に介設されてシリンダの作動により各バルブを交互に開閉させる連繋機構とを備える切換制御器が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平０８－６８４７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、上記の切換制御器では、連繋機構のロッドがボディを貫通するように構成されているため、制御器のサイズの制約上、ロッドを太くすることが困難であり、高圧の駆動圧を供給せざるを得ない場合など使用条件によってはロッドの強度が不足していた。このため、バルブの開閉の安定性があまり良くなかった。

【0005】

そこで本開示は、弁部の開閉の安定性を向上させた切換弁を提供することを目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を解決するために、本開示の一態様である切換弁は、第１流路、第２流路、および第３流路が形成されたボディと、前記ボディに設けられ、前記第１流路と前記第２流路とを開閉する第１弁部と、前記ボディに設けられ、前記第１流路と前記第３流路とを開閉する第２弁部と、前記第１弁部を開閉動作させるアクチュエータと、前記アクチュエータに接続され、前記アクチュエータの動作に伴い作動し、前記第２弁部を開閉させる切換アームと、を備え、前記切換アームは、前記ボディの外側に設けられている。

【0007】

前記ボディは、略円柱状をなし、前記第１弁部は、前記ボディの一端側に設けられ、記第２弁部は、前記ボディの他端側に設けられ、前記切換アームは、前記ボディの一端側から他端を超える位置まで延びていてもよい。

【0008】

前記切換アームは、一対のアーム部と、連結部とを有し、各アーム部は、前記ボディの軸方向に沿って延び、各アーム部の一端は、前記アクチュエータに接続され、各アーム部の他端は、前記第２弁部を超える位置まで延び、前記連結部は、前記ボディの径方向に沿って延び、各アーム部の他端を連結してもよい。

【0009】

前記第２弁部は、ダイヤフラムおよびダイヤフラム押えを有し、前記連結部の前記径方向の中央部には、円盤状の押圧部が設けられ、前記押圧部が前記ダイヤフラム押えを押圧することにより、前記ダイヤフラムが前記第１流路と前記第３流路との連通を遮断してもよい。

【0010】

前記第２弁部は、前記ダイヤフラム押えの前記ダイヤフラム側に対する反対側に位置し、前記ダイヤフラム押えを保持するホルダを有し、前記ホルダは、その一端側において前記ダイヤフラム押えを保持し、他端側は球状部をなし、前記押圧部の前記球状部に当接する面は平面をなしていてもよい。

【発明の効果】

【0011】

本開示によれば、弁部の開閉の安定性を向上させた切換弁を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態に係る切換弁の一部断面図である。

【図2】図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った切換弁の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本開示の一実施形態に係る切換弁１について、図面を参照して説明する。

【0014】

図１は、本実施形態に係る切換弁１の一部断面図である。
図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った切換弁１の断面図である。

【0015】

図１に示すように、切換弁１は、ボディ２Ａと、ボンネット２Ｂと、アクチュエータ３と、第１弁部４と、第２弁部５と、切換アーム６と、第１～３継手７～９とを備える。なお、以下の説明において、切換弁１の、アクチュエータ３側を上側、第２弁部５側を下側として説明する。

【0016】

ボディ２Ａは、例えばステンレス鋼等により構成され、略円柱状をなしている。ボディ２Ａには、第１弁室２ｃと、第２弁室２ｄと、連通路２ｅと、流入路２ｆと、第１流出路２ｇと、第２流出路２ｈとが形成されている。連通路２ｅおよび流入路２ｆは第１流路に相当し、第１流出路２ｇは第２流路に相当し、第２流出路２ｈは第３流路に相当する。連通路２ｅは略円柱状をなしている。

【0017】

第１弁室２ｃは、上側に向かって開口している。第２弁室２ｄは、下側に向かって開口している。連通路２ｅは、上下方向に延び、第１弁室２ｃと第２弁室２ｄとに開口している。流入路２ｆは、ボディ２Ａの径方向に延び、一端はボディ２Ａの外周面に開口し、他端は連通路２ｅに開口している。第１流出路２ｇは、略Ｌ字状をなし、一端が第１弁室２ｃに開口し、他端がボディ２Ａの外周面に開口している。第２流出路２ｈは、略Ｌ字状をなし、一端が第２弁室２ｄに開口し、他端がボディ２Ａの外周面に開口している。

【0018】

ボディ２Ａの連通路２ｅの一端と第１弁室２ｃとが連通する箇所の周縁には、環状の第１シート２Ｊが設けられている。ボディ２Ａの連通路２ｅの他端と第２弁室２ｄとが連通する箇所の周縁には、環状の第２シート２Ｋが設けられている。

【0019】

ボンネット２Ｂは、略円筒状をなし、その下端部の外周に設けられた雌ねじ部をボディ２Ａに設けられた雄ねじ部に螺合させることにより、弁室２ｃを覆うようにボディ２Ａに固定されている。ボンネット２Ｂには、一対のアーム挿入孔２ｍが形成されている。

【0020】

アクチュエータ３は、キャップ３Ａと、ピストン３Ｂと、ステム３Ｃと、圧縮コイルばね３Ｄとを備える。

【0021】

キャップ３Ａは、略有蓋円筒状をなし、その下端部の内周に設けられた雌ねじ部をボンネット２Ｂの外周に設けられた雄ねじ部に螺合させることにより、ボンネット３に固定されている。キャップ３Ａには、被螺合孔３ｅが形成されている。被螺合孔３ｅには、図示せぬ管継手が螺合される。

【0022】

ピストン３Ｂは、ボンネット２Ｂおよびキャップ３Ａにより上下方向に移動可能に支持されている。ピストン３Ｂの下面とボンネット２Ｂの上面とにより圧力室３ｆが画成されている。また、ピストン３Ｂには、その上端から圧力室３ｆまで延びるエア導入路３ｇが形成されている。

【0023】

ステム３Ｃは、ピストン３Ｂと一体的に構成され、ボンネット２Ｂにより上下方向に移動可能に支持されている。ステム３Ｃは、後述の第１ダイヤフラム４Ａに対して近接および離間移動することにより、第１ダイヤフラム押え４Ｃを介して、第１ダイヤフラム４Ａを第１シート２Ｊに当接および離間させる。

【0024】

圧縮コイルばね３Ｄは、キャップ３Ａとボンネット２Ｂとの間に配置されており、ピストン３Ｂおよびステム３Ｃを常に下側に付勢している。

【0025】

第１弁部４は、ボディ２Ａの一端側に設けられ、第１ダイヤフラム４Ａと、第１押えアダプタ４Ｂと、第１ダイヤフラム押え４Ｃと、を備える。

【0026】

第１ダイヤフラム４Ａは、ボンネット２Ｂの下側に配置された第１押えアダプタ４Ｂとボディ２Ａとにより、その外周縁部が挟圧され保持されている。第１ダイヤフラム４Ａが第１シート２Ｊに対し離間および当接（圧接）することによって、流体通路の開閉が行われる。

【0027】

第１ダイヤフラム押え４Ｃは、第１ダイヤフラム４Ａの上側に設けられ、第１ダイヤフラム４Ａの中央部を押圧可能に構成されている。第１ダイヤフラム押さえ４Ｃは第１押えアダプタ４Ｂにより上下方向に移動可能に支持されている。

【0028】

第２弁部５は、ボディ２Ａの他端側に設けられ、第２ダイヤフラム５Ａと、第２押えアダプタ５Ｂと、固定部材５Ｃと、固定ナット５Ｄと、第２ダイヤフラム押え５Ｅと、ホルダ５Ｆと、を備える。

【0029】

第２ダイヤフラム５Ａは、固定部材５Ｃの上側に配置された第２押えアダプタ５Ｂとボディ２Ａとにより、その外周縁部が挟圧され保持されている。第２ダイヤフラム５Ａが第２シート２Ｋに対し離間および当接（圧接）することによって、流体通路の開閉が行われる。

【0030】

固定部材５Ｃは、貫通孔５ｇを有して略円筒状をなし、上側部がボディ２Ａの下側の開口に挿入されている。固定部材５Ｃは、下側部に外方に突出する第１突出部５Ｈを有する。

【0031】

固定ナット５Ｄは、略円筒状をなし、下端部に内方に突出する第２突出部５Ｊを有する。固定ナット５Ｄは、その内周に設けられた雌ねじ部をボディ２Ａの下端の外周に設けられた雄ねじ部に螺合させることにより、ボディ２Ａに固定されている。そして、固定ナット５Ｄの第２突出部５Ｊが、下側から固定部材５Ｃの第１突出部５Ｈに当接して、固定部材５Ｃは上側に向かって押圧されている。これにより、第２押えアダプタ５Ｂも上側に押されて、第２ダイヤフラム５Ａの外周縁部が挟圧されている。

【0032】

第２ダイヤフラム押え５Ｅは、第２ダイヤフラム５Ａの下側に設けられ、第２ダイヤフラム５Ａの中央部を押圧可能に構成されている。第２ダイヤフラム押え５Ｅはホルダ５Ｆに嵌合されている。

【0033】

ホルダ５Ｆは、略円柱状をなし、固定部材５Ｃ内に上下移動可能に配置されている。ホルダ５Ｆは、一端は第２ダイヤフラム押え５Ｅが嵌合され、他端は球状部５Ｋをなしている。

【0034】

切換アーム６は、略Ｕ字状をなし、一対のアーム部６Ａと、連結部６Ｂとを有する。各アーム部６Ａは、上下方向に沿って延び、一端はピストン３Ｂの外周縁部に接続され、他端は第２弁部５を超える位置まで延びている。各アーム部６Ａは、ボンネット２Ｂの各アーム挿入孔２ｍを貫通し、ボンネット２Ｂにより上下方向の移動が支持されている。連結部６Ｂは、各アーム部６Ａの他端を連結している。連結部６Ｂの中央部には 円盤状の押圧部６Ｃが設けられている。押圧部６Ｃの上端部は、固定部材５Ｃの貫通孔５ｇに挿入され、ホルダ５Ｆに下側から当接している。押圧部６Ｃの球状部５Ｋに当接する面は、上下方向に直交する平面６Ｄをなしている。

【0035】

切換アーム６は、ボディ２Ａの外側に位置している。切換アーム６は、ピストン３Ｂに連結されているので、ピストン３Ｂの上下動に伴い上下動する。よって、ピストン３Ｂが下死点に位置する状態では、押圧部６Ｃも下死点に位置し、ピストン３Ｂが上死点に位置する状態では、押圧部６Ｃも上死点に位置する。

【0036】

ピストン３Ｂおよび押圧部６Ｃが下死点に位置する状態では、ステム３Ｃ、第１ダイヤフラム押え４Ｃ、ホルダ５Ｆ、および第２ダイヤフラム押え５Ｅは下死点に位置し、第１ダイヤフラム４Ａは第１シート２Ｊに当接し、第２ダイヤフラム５Ａは第２シート２Ｋから離間する。よって、ピストン３Ｂおよび押圧部６Ｃが下死点に位置する状態では、第１弁部４は閉状態であり。第２弁部５は開状態である。

【0037】

一方、ピストン３Ｂおよび押圧部６Ｃが上死点に位置する状態では、ステム３Ｃ、第１ダイヤフラム押え４Ｃ、ホルダ５Ｆ、および第２ダイヤフラム押え５Ｅは上死点に位置し、第１ダイヤフラム４Ａは第１シート２Ｊから離間し、第２ダイヤフラム５Ａは第２シート２Ｋに当接する。よって、ピストン３Ｂおよび押圧部６Ｃが上死点に位置する状態では、第１弁部４は開状態であり、第２弁部５は閉状態である。なお、本実施形態では、切換アーム６全体を含む平面は、連通路２ｅ、流入路２ｆ、第１流出路２ｇおよび第２流出路２ｈ全体を含む平面と直交している。

【0038】

第１～３継手７～９は、それぞれボディ２Ａの外周面に接続されている。第１～３継手７～９の内部は、それぞれ流入路２ｆ、第１流出路２ｇ、および第２流出路２ｈに連通している。各第１～３継手７～９は、ボディ２Ａに溶接されたステンレス製のスリーブと、これに外嵌されたステンレス製のユニオンナットと、これらの間に介設されたピュアリングとから構成されている。本実施形態では、第１継手７は流体の入口として機能し、第２、３継手８、９は流体の出口として機能する。

【0039】

次に、切換弁１の動作について説明する。

【0040】

本実施形態の切換弁１では、圧力室３ｆに駆動流体が流入していない状態では、ピストン３Ｂおよび切換アーム６は圧縮コイルばね３Ｄの付勢力によって下死点にあり、上記のように、第１ダイヤフラム４Ａの下面が第１シート２Ｊに圧接されて第１弁部４は閉状態となっており、第２ダイヤフラム５Ａの上面が第２シート２Ｋから離間し第２バルブ部５は開状態となっている。このため、第１継手７を介して切換弁１へ供給される流体は、流入路２ｆ、連通路２ｅ、および第２流出路２ｈへ流れて、第２継手８を通過して、２次側へ流れる。つまり、切換弁１において、通常状態（駆動流体が供給されていない状態）では、第１弁部４は閉状態であり、第２弁部５は開状態である。

【0041】

一方、図示せぬエアチューブおよび管継手を介して、駆動流体を切換弁１に供給することにより、エア導入路３ｇを介して、圧力室３ｆへ駆動流体が流入し、ピストン３Ｂが圧縮コイルばね３Ｄの付勢力に抗して上昇する。これにより、ピストン３Ｂおよび切換アーム６は上死点に移動し、上記のように、第１ダイヤフラム４Ａの下面が第１シート２Ｊから離間して第１弁部４は開状態となり、第２ダイヤフラム５Ａの上面が第２シート２Ｋに圧接されて第２弁部５は閉状態となる。このため、第１継手７を介して切換弁１へ供給される流体は、流入路２ｆ、連通路２ｅ、および第１流出路２ｇへ流れて、第１継手７を通過して、２次側へ流れる。このようにして、切換弁１では、流体の流路が切り換えられる。

【0042】

以上説明した本実施形態の切換弁１によれば、連通路２ｅと、流入路２ｆと、第１流出路２ｇと、第２流出路２ｈとが形成されたボディ２Ａと、ボディ２Ａに設けられ、流入路２ｆおよび連通路２ｅと第１流出路２ｇとを開閉する第１弁部４と、ボディ２Ａに設けられ、流入路２ｆおよび連通路２ｅと第２流出路２ｈとを開閉する第２弁部５と、第１弁部４を開閉動作させるアクチュエータ３と、アクチュエータ３に接続され、アクチュエータ３の動作に伴い作動し、第２弁部５を開閉させる切換アーム６と、を備え、切換アーム６は、ボディ２Ａの外側に設けられている。

【0043】

かかる構成によれば、切換アーム６は、ボディ２Ａの外側に設けられているので、切換アーム６を容易に太く構成することができ、アクチュエータ３の駆動力により切換アーム６を安定して作動させることができ、第２弁部５の開閉の安定性を向上させることができる。また、切換弁１における流路の切換動作が外部から視認可能となる。

【0044】

ボディ２Ａは、略円柱状をなし、第１弁部４は、ボディ２Ａの一端側に設けられ、第２弁部５は、ボディ２Ａの他端側に設けられ、切換アーム６は、ボディ２Ａの一端側から他端を超える位置まで延びている。このように、切換アーム６は、ボディ２Ａの一端側から他端を超える位置まで延びていたとしても、切換アーム６を太く構成することができるので、第２弁部５の開閉の安定性を向上させることができる。

【0045】

切換アーム６は、一対のアーム部６Ａと、連結部６Ｂとを有し、各アーム部６Ａは、ボディ２Ａの軸方向に沿って延び、各アーム部６Ａの一端は、アクチュエータ３に接続され、各アーム部６Ａの他端は、第２弁部５を超える位置まで延び、連結部６Ｂは、ボディ２Ａの径方向に沿って延び、各アーム部６Ａの他端を連結している。かかる構成においても、一対のアーム部６Ａおよび連結部６Ｂを太く構成することができるので、第２弁部５の開閉の安定性を向上させることができる。

【0046】

第２弁部５は、第２ダイヤフラム５Ａおよび第２ダイヤフラム押え５Ｅを有し、連結部６Ｂの径方向の中央部には、円盤状の押圧部６Ｃが設けられ、押圧部６Ｃが第２ダイヤフラム押え５Ｅを押圧することにより、第２ダイヤフラム５Ａが流入路２ｆおよび連通路２ｅと第２流出路２ｈとの連通を遮断する。かかる構成によれば、押圧部６Ｃにより、第２ダイヤフラム押え５Ｅを安定して押圧することができ、第２弁部５の開閉の安定性を向上させることができる。

【0047】

第２弁部５は、第２ダイヤフラム押え５Ｅの第２ダイヤフラム５Ａ側に対する反対側に位置し、第２ダイヤフラム押え５Ｅを保持するホルダ５Ｆを有し、ホルダ５Ｆは、その一端側において第２ダイヤフラム押え５Ｅを保持し、他端側は球状部５Ｋをなし、押圧部の球状部５Ｋに当接する面は平面６Ｄをなしている。よって、ホルダ５Ｆと切換アーム６が別体であり、ホルダ５Ｆの球状部５Ｋと押圧部６Ｃの平面６Ｄが当接することで切換アーム６の傾きを吸収することができる。これにより、第１ダイヤフラム４Ａと第２ダイヤフラム５Ａが平行でない場合にも、切換アーム６の傾きの影響を受けることなく第２ダイヤフラム５Ａを押すことができる。

【0048】

なお、本開示は、上述した実施例に限定されない。当業者であれば、本開示の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。例えば、一実施形態では略円柱状のボディ２Ａとしたが、略柱状であれば二面幅を施した略円柱状であってもよいし角柱状であってもよい。

【0049】

切換弁１において、通常状態（駆動流体が供給されていない状態）では、第１弁部４は閉状態であり、第２弁部５は開状態であったが、通常状態で、第１弁部４は開状態であり、第２弁部５は閉状態であってもよい。切換アーム６は、ピストン３Ｂに対し、溶接等により接合されていてもよいし、ボルト等により接続されていてもよい。切換弁１において、流入路２ｆ、第１流出路２ｇ、および第２流出路２ｈは、流入路２ｆが流出路、第１流出路２ｇおよび第２流出路２ｈが流入路であってもよい。切換弁１に対し、ボディ２、第２弁部５、および切換アーム６を覆うようにカバーを取り付けてもよい。当該カバーは、切換アーム６を外部から視認可能なように透明な素材により構成してもよい。

【符号の説明】

【0050】

１：切換弁
２Ａ：ボディ
２ｅ：連通路
２ｆ：流入路
２ｇ：第１流出路
２ｈ：第２流出路
３：アクチュエータ
４：第１弁部
５：第２弁部
５Ａ：第２ダイヤフラム
５Ｅ：第２ダイヤフラム押え
５Ｆ：ホルダ
６：切換アーム
６Ａ：アーム部
６Ｂ：連結部
６Ｃ：押圧部
６Ｄ：平面

【図1】

【図2】