JP2009019765A - 流体用弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
切換時間を短縮させた流体用弁装置を提供すること。
【解決手段】
流体Ｆが通る少なくとも１つの流通路１４，１５，１６を有する弁ハウジング１１と、該弁ハウジング１１内で前記流通路１４，１５，１６の開閉を行う弁体１２と
を備えて成る弁装置において、前記弁体１２を前記弁ハウジング１１内における２つの閉鎖位置と該２つの閉鎖位置の間に位置する開放位置の間で摺動可能に構成した。さらに、前記弁ハウジング１１を少なくともその内部について円筒状に形成するとともに、前記弁体１２をピストン状に形成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体が通る少なくとも１つの流通路を有する弁ハウジングと、該弁ハウジング内で前記流通路の開閉を行う弁体とを備えて成る弁装置に関するものである。

気体又は液体の流通路を開閉する上記のような弁装置については、種々のものが既に知られている。これらのような弁装置の弁体は、流通路を閉鎖する閉鎖位置と流通路を開放する開放位置の間を移動するようになっている。そのため、閉鎖位置から開放位置へ弁体を移動させ再びこの弁体を閉鎖位置へ戻す場合には、この弁体の移動方向を変える必要が生じる結果、このような弁装置については比較的長い切換時間が必要となってしまう。

特許文献１〜３には３ポート２位置型切換弁が開示されており、これら各切換弁は、２つのバルブディスクを有する弁体を備えて構成されている。そして、これら２つのバルブディスクは、その位置に応じて２つの弁座のうちいずれかを閉鎖するようになっている。また、弁座の２位置間を弁体が移動することにより流体の流路が切り換わるようになっており、弁を完全に閉鎖することができないものとなっている。

さらに、特許文献４には上記と似た３ポート２位置型切換弁が開示されており、流体が流通することにより弁体が直線運動し、この弁体は、弁が完全に閉鎖される２つの閉鎖位置に至ることになる。
独国特許出願公開第６０３０６０９１号明細書 欧州特許出願公開第０２３３０２５号明細書 特願平１−２２９１７６号公報 東独国特許第４８２７４号明細書

しかしながら、これは、２つの流入口のうち１つの流入口のみから流体が流入した場合にのみ可能であり、両流入口から流体が同時に流入する場合には、流出口からの流体の流出が生じてしまう。

本発明は上記問題にかんがみてなされたもので、その目的とするところは、切換時間を短縮させた流体用弁装置を提供することにある。

上記目的は、請求項１記載の特徴を有する弁装置によって達成される。

このような弁装置によれば、流通路を開放し再び閉鎖する場合に、弁体の摺動方向を変える必要がないため、従来に比して速い切換速度が得られる。また、本発明によれば、短時間に従来に比べて多くの流量を流通させることができるという利点も得られる。

一方、従来の弁装置によれば、切換時に弁体の移動方向を変える必要があるので、必要以上に長い最小開放時間あるいは最小閉鎖時間に設定されており、これに伴い、必要以上の流量が流通し、エネルギー損失の増大を招くことになってしまう。そのため、本発明による弁装置によって切換時間を短縮させれば、上記のような不都合が解消されることになる。

ところで、弁ハウジング及び弁体の幾何形状については、様々なものが考えられるが、本発明の一実施形態は、弁ハウジングを少なくともその内部について円筒状に形成するとともに、弁体をピストン状に形成したことを特徴としている。すなわち、弁体が弁ハウジング内を直線運動し、これにより高速の切換が達成されることになる。

また、弁体の外径を縮小させた中央部を形成し、該中央部を流通路領域に配置するのが望ましい。このように弁体の外径を縮小させることで、弁体が開放位置にある場合に、中央部が流体の流通を妨げることがない。

さらに、前記流通路を流入口、流出口及び前記中央部の周囲にある流路よって構成するのが好ましい。弁体の中央部においては、弁ハウジングにおける開口部が弁体によって閉鎖されていないので、流体は、弁ハウジング内を何ら妨げられることなく流通することが可能である。

また、本発明の一実施形態は、前記流入口及び前記流出口を弁体の摺動方向に対して互いにずらして配置したことを特徴としている。すなわち、弁体の閉鎖位置において、弁装置を閉鎖する場合には、流入口又は流出口を閉鎖すれば足りることになる。そのため、弁体はわずかな摺動をすれば十分であり、切換速度を更に上げることが可能である。なお、いずれの実施形態においても、１つあるいはいくつかの流入口及び流出口を設けることが可能である。

また、本発明の一実施形態は、前記流入口及び前記流出口を弁ハウジングの周囲における異なる位置、好ましくは互いに反対側に設けたことを特徴としている。ここで、流入口及び流出口が互いに弁ハウジングの周囲における反対側に設けられていれば、流体は弁ハウジング内を直線的に貫流する。一方、流入口及び流出口が弁ハウジングの周囲において互いに所定の角度をもって配置されていれば、弁装置が開放されている場合に、流れの湾曲が生じる。

しかして、弁装置が信頼性をもって閉鎖されるよう、弁体の両端部と前記中央部の境界部それぞれにおける弁ハウジングの狭窄部と弁体の間にシール箇所を形成すると好ましい。なお、特に弁体が空気圧又は油圧によって駆動される場合には、弁体と弁ハウジングの間にも更なるシール箇所を形成するのがよい。

また、弁ハウジングが円筒状に形成されるとともに、弁体がピストン状に形成されていれば、シール箇所に弾性を有するシール部材を配設するのが好ましい。さらに、弁体の摺動を、その両端部を弁ハウジングの内面部において摺動させることにより行うのが望ましい。こうすることにより、弁体が摺動する際にわずかな摩擦損失が生じるにとどまる。なお、シール部材は、流体の漏れを防止するよう摺動面における弁体と弁ハウジングの間に設けられている。

ところで、弁装置に使用される駆動手段は、基本的に本発明においても使用することができる。例えば、弁体を空気圧、油圧、電磁的手段又はモータによって摺動させることが考えられる。

また、弁装置を動作箇所に近接した挿入部分として形成するのが好ましい。こうすることで、反応時間を非常に短縮することが可能である。さらに、弁装置を極めて単純な部材で構成することもできる。

本発明による弁部材は、その使用範囲が多岐にわたるが、特に大量の流量に対して使用されるとともに短い切換時間が望まれるような場合に有効である。

そのため、本発明による弁装置を、例えば繊維機械の圧縮空気弁として使用することが可能である。また、本発明による弁装置の使用は、いくつかの用途（特に織機）において非常に有効である。本発明の弁装置によれば、例えばひ口を通る横糸の運搬を加速させる圧縮空気の送風を行うことができる。

上記のようなエアジェット式の織機における本発明による弁装置の更なる応用としては、横糸の端部の伸張させ、圧縮空気によって所定の位置に維持させるいわゆるリレーノズルが挙げられる。このリレーノズルは、横糸の通過領域の長さ全体にわたって設けられ、エアジェット式の織機のエネルギー消費について大きな要素となっている。従来、弁装置の開閉位置の間を移動する弁体の移動に伴うリレーノズルの駆動に用いられてきた電磁的手段による弁装置は、開放時間が長過ぎ、大量の圧縮空気を消費することになる。また、これに伴い、エネルギー消費も増大してしまう。

本発明によれば、弁体の摺動速度を向上させることによって開閉切換時間を短縮することが可能であり、これに伴い、エネルギー消費を抑えることも可能である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１〜図３には弁装置１０の実施形態の一例が示されており、この弁装置１０は、弁ハウジング１１及び弁体１２を備えて構成されている。また、この弁体１２は弁ハウジング１１内に嵌装されており、図１〜図３には弁体１２のそれぞれ異なる位置が示されている。

しかして、弁体１２は第１及び第２の端部１２．１，１２．２を有しており、これら第１及び第２の端部１２．１，１２．２の外径は、弁ハウジング１１の内径に対応するよう設定されている。また、弁体１２は、これら第１及び第２の端部１２．１，１２．２において弁ハウジング１１の内面部１１．１に沿って摺動可能となっている。さらに、第１及び第２の端部１２．１，１２．２の間には弁体１２の中央部１２．３が設けられており、該中央部１２．３の外径は、第１及び第２の端部１２．１，１２．２の外径に比して著しく小さなものとなっている。

図１には弁体１２の第１の位置が示されており、この第１の位置において、弁体１２は、弁ハウジング１１と共に第１の端部１２．１と中央部１２．３の境界部に第１のシール箇所１３を形成している。そして、この第１のシール箇所１３は、弁ハウジング１１内における狭窄部１７に当接しているとともに、流体Ｆが弁ハウジング１１を貫流するのを閉止している。

また、図２には弁体１２の開放位置が示されており、弁体１２は、第１のシール箇所１３が狭窄部１７から離間することで矢印ｖ方向へ移動する。その結果、流体Ｆが弁ハウジング１１内の流通路１５を通って流通することになる。ここで、この流通路１５は、流入口１４、弁体１２の中央部１２．３の周囲にある流路及び流出口１６によって構成されている。この流入口１４及び流出口１６は、弁ハウジング１１におけるそれぞれ反対側に設けられているとともに、弁体１２の移動方向に対して互いにずらして配置されている。なお、弁ハウジング１１における狭窄部１７は、流入口１４と流出口１６の間に配置されている。

そして、弁体１２が更に矢印ｖ方向へ移動すると、弁体１２が図３に示す第２の閉鎖位置に至る。この状態においては、弁体１２の第２の端部１２．２と中央部１２．３の境界部が弁ハウジング１１の狭窄部１７に当接し、第２のシール箇所１８が形成されている。一方、流出口１６は第２の端部１２．２によって閉鎖されることになり、流体Ｆが弁ハウジング１１を貫流しないようになっている。

以上のような構成によれば、弁装置１０は弁体１２の摺動のみによって開閉され、弁体の開閉時に弁体の摺動方向を変える必要があった従来の弁装置に比して約半分の切換時間で済むこととなる。

第１の閉鎖位置にある弁装置の長手方向断面図である。 開放位置にある弁装置の長手方向断面図である。 第２の閉鎖位置にある弁装置の長手方向断面図である。

符号の説明

１０ 弁装置
１１ 弁ハウジング
１１．１ 弁ハウジングの内面部
１２ 弁体
１２．１ 弁体における第１の端部
１２．２ 弁体における第２の端部
１２．３ 弁体における中央部
１３ 第１のシール箇所
１４ 流入口
１５ 流通路
１６ 流出口
１７ 狭窄部
１８ 第２のシール箇所
Ｆ 流体
ｖ 弁体移動方向

Claims (11)

1. 流体（Ｆ）が通る少なくとも１つの流通路（１４，１５，１６）を有する弁ハウジング（１１）と、
   該弁ハウジング（１１）内で前記流通路（１４，１５，１６）の開閉を行う弁体（１２）と
   を備えて成る弁装置において、
   前記弁体（１２）を前記弁ハウジング（１１）内における、流入口（１４）から流出口（１６）への流体の流通を阻止する２つの閉鎖位置間で摺動可能に構成するとともに、該２つの閉鎖位置の間に位置する開放位置で、前記流入口（１４）と前記流出口（１６）の間に位置する前記流通路（１５，１５，１６）を開放するよう構成したことを特徴とする弁装置。
2. 前記弁ハウジング（１１）を少なくともその内部について円筒状に形成するとともに、前記弁体（１２）をピストン状に形成したことを特徴とする請求項１記載の弁装置。
3. 前記弁体（１２）に外径を縮小させた中央部（１２．３）を形成し、該中央部（１２．３）を前記流通路（１４，１５，１６）領域に配置したことを特徴とする請求項１又は２記載の弁装置。
4. 前記流通路（１４，１５，１６）を流入口（１４）、流出口（１６）及び前記中央部（１２．３）の周囲にある流路（１５）よって構成したことを特徴とする請求項３記載の弁装置。
5. 前記流入口（１４）及び前記流出口（１６）を前記弁体（１２）の摺動方向に対して互いにずらして前記弁ハウジング（１１）に配置したことを特徴とする請求項４記載の弁装置。
6. 前記流入口（１４）及び前記流出口（１６）を前記弁ハウジング（１１）の周囲における異なる位置、好ましくは互いに反対側に設けたことを特徴とする請求項４又は５記載の弁装置。
7. 前記弁体（１２）の両端部（１２．１，１２．２）と前記中央部（１２．３）の境界部それぞれにおける前記弁ハウジング（１１）の狭窄部（１７）と前記弁体（１２）の間にシール箇所（１３，１８）を形成したことを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の弁装置。
8. 前記シール箇所（１３，１８）に弾性を有するシール部材を配設したことを特徴とする請求項７記載の弁装置。
9. 前記弁体（１２）の摺動を、その前記両端部（１２．１，１２．２）を前記弁ハウジング（１１）の内面部（１１．１）において摺動させることにより行うことを特徴とする請求項３〜８のいずれか１項に記載の弁装置。
10. 前記シール部材を、流体（Ｆ）の漏れを防止するよう摺動面における前記弁体（１２）と前記弁ハウジング（１１）の間に設けたことを特徴とする請求項９記載の弁装置。
11. 前記弁体（１２）を空気圧、油圧、電磁的手段又はモータによって摺動させたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の弁装置。

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