JP2002106746A - 三方弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 弁体とピストンを接続する必要がなく、プッ
シュピンやＯリングが不要で、ひいては、Ｏリングのシ
ール性の悪化問題をなくす。 【解決手段】 弁室１１ａとシリンダ室１２ａとを、非
磁性の隔壁１４で隔てる。弁室に収容された弁体２０の
上端部に永久磁石２１を設ける。シリンダ室に収容され
たピストン３０の下端部に永久磁石３１を設ける。永久
磁石２１，３１どうしは、互いに反発し合い、ピストン
がスプリング３２によって隔壁から遠ざけられている時
は、弁体が、スプリング２４によって第１弁座１３ａか
ら離れ、第２弁座１４ａに着座して第１ポート１３ｂと
第３ポート１３ｃが連通する。エア圧源５０からシリン
ダ室にエア圧が供給されると、ピストンが隔壁に寄せら
れ、弁体が磁石の反発力によって第２弁座から離れて第
１弁座に着座して第３ポートと第２ポート１４ｂが連通
する。エア圧の供給を停止すると、第１ポートと第３ポ
ートが連通する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気などの流体の
流通方向を制御するための三方弁装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の弁装置は、本体に、弁室と、シリ
ンダ室と、これら２つの室を連ねる連通孔とが形成され
ている。弁室には弁体が収容されている。この弁体は、
スプリングの付勢によって例えばシリンダ室に寄せられ
ている（第１位置）。シリンダ室にはピストンが収容さ
れている。このピストンからプッシュピンが延び、連通
孔を通って弁体に突き当たっている。シリンダ室にエア
圧が導入されると、ピストンが弁室に向けて移動され、
プッシュピンにより弁体がスプリングに抗してシリンダ
室から遠ざけられる（第２位置）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来構造では、
連通孔の内周とプッシュピンの外周との間がＯリングで
シールされ、弁室とシリンダ室が気密に仕切られてい
る。しかし、プッシュピンの往復動によってＯリングが
損耗してシール性が悪くなるおそれがあった。この発明
は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的と
するところは、弁体とピストンを接続不要にし、ひいて
はプッシュピン及びＯリングを不要にすることによっ
て、シール性の悪化の問題が起きない三方弁装置を提供
することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために提案されたものであり、その第１の特徴
は、（イ）非磁性の壁で隔てられた弁室及びシリンダ室
を有し、上記弁室の非磁性壁との対向面には第１弁座が
形成され、上記非磁性壁には上記弁室に面して第２弁座
が形成され、上記第１弁座に第１ポートが開口し、上記
第２弁座に第２ポートが開口し、上記弁室の内面におい
て上記第１、第２弁座から離れた位置に第３ポートが開
口する本体と、（ロ）上記弁室に収容され、上記第２弁
座に着座し上記第１、第３ポートを連ねる第１位置と、
上記第１弁座に着座し上記第２、第３ポートを連ねる第
２位置との間を摺動可能な弁体と、（ハ）上記弁室に収
容され、上記弁体を付勢する弁スプリングと、（ニ）上
記シリンダ室に収容され、駆動機構によって、上記非磁
性壁に寄せられた接近位置と、非磁性壁から遠ざけられ
た離間位置との間を摺動可能なピストンとを備え、上記
弁体と上記ピストンとにそれぞれ磁石を設け、上記ピス
トンが上記離間位置に位置されたときは、上記弁スプリ
ングの付勢力によって上記弁体が上記第１、第２位置の
一方に位置され、上記ピストンが上記接近位置に位置さ
れたときは、上記２つの磁石間の磁力によって、上記弁
体が上記弁スプリングの付勢に抗して上記第１、第２位
置の他方に位置されることにある。

【０００５】本発明の第２の特徴は、上記第１の特徴に
おいて、上記駆動機構が、上記シリンダ室に収容されて
上記ピストンを上記離間位置または接近位置の一方に付
勢するピストンスプリングと、このピストンスプリング
に抗して上記ピストンに上記離間位置または接近位置の
他方に向かう圧力を付与する圧力付与手段とを有してい
ることにある。

【０００６】本発明の第３の特徴は、上記第１の特徴に
おいて、上記駆動機構が、上記シリンダ室に収容されて
上記ピストンを上記離間位置に付勢するピストンスプリ
ングと、上記ピストンに上記接近位置に向かう圧力を付
与する圧力付与手段とを有し、この圧力付与手段による
圧力付与の停止時には、上記ピストンが上記ピストンス
プリングの付勢によって上記離間位置に位置され、上記
弁体が上記弁スプリングの付勢によって上記第１位置に
位置され、上記圧力付与手段による圧力付与時には、上
記ピストンが上記圧力によって上記ピストンスプリング
に抗して上記接近位置に位置され、上記弁体が上記２つ
の磁石の反発力によって上記第２位置に位置されること
にある。

【０００７】本発明の第４の特徴は、上記第３の特徴に
おいて、上記非磁性壁に、上記第２弁座から上記シリン
ダ室に貫通する壁貫通孔が形成され、この壁貫通孔が、
上記第２ポートとして提供されるとともに、上記ピスト
ンより非磁性壁側のシリンダ室と、このシリンダ室に連
なるようにして上記本体に形成された本体貫通孔とを介
して、大気に開放されていることにある。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、図面
を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係
る三方弁装置を示したものである。この装置は、本体１
０と、この本体１０に収容された弁体２０及びピストン
３０を備えている。

【０００９】本体１０は、弁室１１ａを有して筒形状を
なす弁ボディ１１と、シリンダ室１２ａを有して筒形状
をなし、弁ボディ１１の上側に連結されたシリンダボデ
ィ１２と、弁ボディ１１の下端部に設けられた弁座部材
１３と、弁ボディ１１の上端部に設けられた隔壁１４
（非磁性壁）と、シリンダ室１２ａに設けられた案内筒
１５と、シリンダボディ１２の上端部に設けられたキャ
ップ１６とを備えている。

【００１０】弁座部材１３の上面の中央部に、第１弁座
１３ａが突出して形成されている。弁座部材１３には、
この第１弁座１３ａに開口する第１ポート１３ｂと、上
面において第１弁座１３ａから離れた位置に開口する第
３ポート１３ｃとが形成されている。第１ポート１３ｂ
に流入通路４０が接続され、第３ポート１３ｃに流出通
路４１が接続されている。

【００１１】隔壁１４は、例えば真鍮（非磁性材料）で
出来ている。この隔壁１４を介して弁室１１ａとシリン
ダ室１２ａとが隔てられている。隔壁１４の下面の中央
部に、第２弁座１４ａが突出して形成されている。隔壁
１４には、この第２弁座１４ａからシリンダ室１２ａに
貫通する第２ポート１４ｂ（壁貫通孔）が形成されてい
る。シリンダボディ１２の下側部には、シリンダ室１２
ａから外周に延びる本体貫通孔１２ｂが形成されてい
る。

【００１２】上記弁体２０は、弁室１１ａに収容されて
いる。弁体２０の外周面には、上下に延びる連通溝２０
ａが形成されている。この連通溝２０ａを介して弁室１
１ａの弁体２０より上側部と下側部とが連通されてい
る。

【００１３】弁体２０は、第１弁座１３ａから離れて、
第２弁座１４ａに着座する第１位置（図１）と、第２弁
座１４ａから離れて、第１弁座１３ａに着座する第２位
置（図２）との間を、上下に摺動可能になっている。弁
体２０の上下両端部には、ゴム製の着座部材２２，２３
がそれぞれ設けられており、第１位置では、上側の着座
部材２２が第２ポート１４ｂを塞ぎ、第２位置では、下
側の着座部材２３が第１ポート１３ｂを塞ぐようになっ
ている。弁室１１ａの下側部には、コイルスプリング２
４（弁スプリング）が収容されており、このコイルスプ
リング２４によって弁体２０が上方、すなわち第１位置
になるように付勢されている。

【００１４】弁体２０の上端部には、筒形状の永久磁石
２１が設けられている。磁石２１は、隔壁１４に対向す
る上側部が、例えばＮ極になっている。この磁石２１の
内部に、上記着座部材２２が収容されている。

【００１５】上記ピストン３０は、シリンダ室１２ａに
収容されるとともに、その下側部が案内筒１５に挿入さ
れている。このピストン３０は、キャップ１６に突き当
たる（隔壁１４から遠ざけられる）離間位置（図１）
と、案内筒１５の上端に突き当たる（隔壁１４に寄せら
れる）接近位置（図２）との間を上下に摺動可能になっ
ている。ピストン３０の下端部には、永久磁石３１が設
けられている。磁石３１は、隔壁１４に対向する下側部
が、上記弁体２０の磁石２１の上側部と同じ磁極（Ｎ
極）になっている。したがって、２つの磁石３１，２１
は、互いに反発し合うようになっている。

【００１６】シリンダ室１２ａには、コイルスプリング
３２（ピストンスプリング）が収容されており、このコ
イルスプリング３２によって、ピストン３０が上方、す
なわち離間位置になるように付勢されている。ピストン
３０より上側のシリンダ室１２ａは、キャップ１６の接
続孔１６ａを介してエア圧源５０（圧力付与手段）に接
続されている。このエア圧源５０とコイルスプリング３
２とによって、特許請求の範囲の「駆動機構」が構成さ
れている。

【００１７】上記のように構成された三方弁装置の作用
について説明する。図１に示すように、エア圧源５０か
らシリンダ室１２ａへのエア圧供給が停止されていると
きは、ピストン３０がコイルスプリング３２の付勢によ
って離間位置に位置されている。したがって、弁体２０
は、磁石２１，３１の磁力に影響されず、コイルスプリ
ング２４の付勢によって第１位置に位置されている。こ
れによって、第２ポート１４ｂが閉塞されている。ま
た、第１ポート１３ｂが、弁室１１ａを介して第３ポー
ト１３ｃに連なり、ひいては、流入通路４０が、流出通
路４１に連なっている。この結果、流入通路４０から流
出通路４１へ流体が流れる。

【００１８】図２に示すように、エア圧源５０からピス
トン３０より上側のシリンダ室１２ａにエア圧が供給さ
れると、このエア圧によって、ピストン３０がコイルス
プリング３２に抗して押し下げられ接近位置に位置され
る。この時、弁体２０が、磁石２１，３１の反発力によ
ってコイルスプリング２４に抗して押し下げられ第２位
置に位置される。これによって、第１ポート１３ｂひい
ては流入通路４０が閉塞され、流体の流通が阻止され
る。また、流出通路４１が、第３ポート１３ｃ、弁体２
０より下側の弁室１１ａ、連通溝２０ａ、弁体２０より
上側の弁室１１ａ、第２ポート１４ｂ、ピストン３０よ
り下側のシリンダ室１２ａ、及び本体貫通孔１２ｂを順
次介して大気に開放される。

【００１９】この三方弁装置では、弁体２０とピストン
３０を機械的に接続する必要がなく、プッシュピンやそ
の外周のＯリングも不要である。したがって、プッシュ
ピンとＯリングが擦れてシール性が悪くなるという問題
もない。

【００２０】本発明は、上記実施形態に限定されるもの
ではなく、種々の改変が可能である。例えば、第１ポー
トが第１流出通路に接続され、第２ポートが第２流出通
路に接続され、第３ポートが流入通路に接続され、弁体
が第１位置のときは、流入通路から第１流出通路に流体
が流れ、第２位置のときは、流入通路から第２流出通路
に流体が流れるようにしてもよい。また、第１ポートが
第１流入通路に接続され、第２ポートが第２流入通路に
接続され、第３ポートが流出通路に接続され、弁体が第
１位置のときは、第１流入通路から流出通路に流体が流
れ、第２位置のときは、第２流入通路から流出通路に流
体が流れるようにしてもよい。２つの磁石は、互いに吸
引し合うようにしてもよい。その場合、弁スプリング
が、弁体を第２位置に付勢するようにする。第２ポート
が、シリンダ室を介することなく、本体の外面まで延び
ていてもよい。その場合、ピストンスプリングによりピ
ストンが接近位置に付勢され、エア圧源（圧力付与手
段）が、ピストンより非磁性壁側のシリンダ室に接続さ
れ、エア圧によってピストンが離間位置に位置されるよ
うに構成されていてもよい。また、駆動機構が、ピスト
ンスプリングを有さず、ピストンを挟んでシリンダ室の
非磁性壁側部分とその逆側部分の一方にエア圧を選択的
に供給するとともに、他方を大気開放するように構成さ
れていてもよい。圧力付与手段は、エア圧源等の気体の
他、油等の液体でもよい。また、負圧を付与するもので
もよい。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の特
徴によれば、２つの磁石間の磁力を用いて弁体を動かす
ことができる。したがって、弁体とピストンを機械的に
接続する必要がなく、プッシュピンやその外周のＯリン
グが不要であり、ひいては、このＯリングのシール性が
悪くなるという問題もない。本発明の第２の特徴によれ
ば、ピストンスプリングと圧力付与手段とによってピス
トンを駆動させることができる。本発明の第３の特徴に
よれば、圧力付与の停止時は、第１、第３ポートを連通
させ、圧力付与時は、第２、第３ポートを連通させるこ
とができる。本発明の第４の特徴によれば、弁体が第２
位置のとき、第３ポートを、第２ポート、ピストンより
非磁性壁側のシリンダ室、及び本体貫通孔を介して大気
に開放することができる。また、ピストンより非磁性壁
側のシリンダ室を、ピストンの往復動による体積変動に
拘わらず、大気圧に維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る弁装置を、エア圧源
のエア圧付与が停止され、弁体が第１位置に位置された
状態で示す断面図である。

【図２】上記弁装置を、エア圧源のエア圧付与がなさ
れ、弁体が第２位置に位置された状態で示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 本体 １１ａ 弁室 １２ａ シリンダ室 １２ｂ 本体貫通孔 １３ａ 第１弁座 １３ｂ 第１ポート １３ｃ 第３ポート １４ 隔壁（非磁性壁） １４ａ 第２弁座 １４ｂ 第２ポート（壁貫通孔） ２０ 弁体 ２１ 永久磁石 ２４ コイルスプリング（弁スプリング） ３０ ピストン ３１ 永久磁石 ３２ コイルスプリング（ピストンスプリング） ５０ エア圧源（圧力付与手段）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（イ）非磁性の壁で隔てられた弁室及びシ
   リンダ室を有し、上記弁室の非磁性壁との対向面には第
   １弁座が形成され、上記非磁性壁には上記弁室に面して
   第２弁座が形成され、上記第１弁座に第１ポートが開口
   し、上記第２弁座に第２ポートが開口し、上記弁室の内
   面において上記第１、第２弁座から離れた位置に第３ポ
   ートが開口する本体と、（ロ）上記弁室に収容され、上
   記第２弁座に着座し上記第１、第３ポートを連ねる第１
   位置と、上記第１弁座に着座し上記第２、第３ポートを
   連ねる第２位置との間を摺動可能な弁体と、（ハ）上記
   弁室に収容され、上記弁体を付勢する弁スプリングと、
   （ニ）上記シリンダ室に収容され、駆動機構によって、
   上記非磁性壁に寄せられた接近位置と、非磁性壁から遠
   ざけられた離間位置との間を摺動可能なピストンとを備
   え、上記弁体と上記ピストンとにそれぞれ磁石を設け、
   上記ピストンが上記離間位置に位置されたときは、上記
   弁スプリングの付勢力によって上記弁体が上記第１、第
   ２位置の一方に位置され、上記ピストンが上記接近位置
   に位置されたときは、上記２つの磁石間の磁力によっ
   て、上記弁体が上記弁スプリングの付勢に抗して上記第
   １、第２位置の他方に位置されることを特徴とする三方
   弁装置。
2. 【請求項２】 上記駆動機構が、上記シリンダ室に収容
   されて上記ピストンを上記離間位置または接近位置の一
   方に付勢するピストンスプリングと、このピストンスプ
   リングに抗して上記ピストンに上記離間位置または接近
   位置の他方に向かう圧力を付与する圧力付与手段とを有
   していることを特徴とする請求項１に記載の三方弁装
   置。
3. 【請求項３】 上記駆動機構が、上記シリンダ室に収容
   されて上記ピストンを上記離間位置に付勢するピストン
   スプリングと、上記ピストンに上記接近位置に向かう圧
   力を付与する圧力付与手段とを有し、この圧力付与手段
   による圧力付与の停止時には、上記ピストンが上記ピス
   トンスプリングの付勢によって上記離間位置に位置さ
   れ、上記弁体が上記弁スプリングの付勢によって上記第
   １位置に位置され、上記圧力付与手段による圧力付与時
   には、上記ピストンが上記圧力によって上記ピストンス
   プリングに抗して上記接近位置に位置され、上記弁体が
   上記２つの磁石の反発力によって上記第２位置に位置さ
   れることを特徴とする請求項１に記載の三方弁装置。
4. 【請求項４】 上記非磁性壁に、上記第２弁座から上記
   シリンダ室に貫通する壁貫通孔が形成され、この壁貫通
   孔が、上記第２ポートとして提供されるとともに、上記
   ピストンより非磁性壁側のシリンダ室と、このシリンダ
   室に連なるようにして上記本体に形成された本体貫通孔
   とを介して、大気に開放されていることを特徴とする請
   求項３に記載の三方弁装置。