JP2014095453A

JP2014095453A - バルブ

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Publication number: JP2014095453A
Application number: JP2012248117A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Fukano; 喜弘深野; Yasunori Shiragami; 康典白神
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2012-11-12
Filing date: 2012-11-12
Publication date: 2014-05-22
Anticipated expiration: 2032-11-12
Also published as: FR2998025B1; TWI535962B; CN103807464A; CN103807464B; DE102013112354B4; DE102013112354A1; KR20140061253A; KR101492515B1; JP5565641B2; US9062778B2; TW201430257A; US20140131597A1; FR2998025A1

Abstract

【課題】バルブにおいて、弁体を高速で開閉動作させることができ、作動流体の圧力又は消費電力の低減を図ると共に、ダイヤフラムの耐久性を向上させる。
【解決手段】電磁弁を構成する弁機構は、ソレノイド部の励磁作用下に軸方向に変位する弁体５８を有し、前記弁体５８の外周面に形成された環状溝７８とバルブボディとの間に可撓性を有したダイヤフラム６０が設けられる。このダイヤフラム６０は、弁体５８の変位に伴って撓曲自在に設けられ、その内縁部８８には第１〜第３突部９２、９４、９６が設けられ、環状溝７８の内周面８０、第１壁面８２及び第２壁面８４に対してそれぞれ当接自在に設けられる。また、内縁部８８は、環状溝７８の内部において弁体５８の変位方向に若干だけ移動可能に挿入されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、圧力流体又は電流の供給作用下に変位する弁体を有し、前記弁体を開閉動作させることで流体通路の連通状態を切り換えるバルブに関する。

従来から、アクチュエータへ圧力流体を供給する、あるいは圧縮空気を大気中に排気することにより圧力流体の流通状態を制御するバルブが用いられている。このようなバルブは、例えば、流体の流通する流路を有したボディと、前記ボディの内部に変位自在に設けられる弁体と、前記ボディに連結され通電作用下に励磁するコイルを有したソレノイド部を備え、ソレノイド部へ通電することで磁力を発生させ、可動鉄心を変位させることで弁体を開動作させている。そして、ボディとソレノイド部との間にはダイヤフラムが設けられ、その内周側が弁体に連結されたシャフトの環状溝に挿入され、一方、外周側が前記ボディと前記ソレノイド部との間に挟持されることで、流体の流通するボディの内部とソレノイド部との間における圧力流体の漏出を防止している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−８３８７９号公報

上述したようなバルブで用いられるダイヤフラムは、一般的に、弁体の変位に追従して撓曲可能なようにゴム等の弾性を有した材料から形成されている。しかしながら、弁体と共にダイヤフラムの内周側が一体的に変位することで該内周側に変形に伴って負荷が生じ、該負荷が繰り返し生じることでその動作部が起点となって亀裂が生じて耐久性が低下してしまうという問題がある。また、弁体が変位する際、ダイヤフラムを変形させながら変位することとなるため、前記弁体を高速で開閉動作させることが困難であり、しかも、前記弁体が単独で変位する場合と比較し、より大きな駆動力が必要となり、ソレノイド部における消費電力が高くなってしまうという問題がある。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、消費電力や作動流体の圧力の低減を図りつつ、弁体を高速で開閉動作させることができると共に、ダイヤフラムの耐久性を向上させることが可能なバルブを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、圧力流体を供給・排気するポートを有したバルブボディと、
前記バルブボディの内部に変位自在に設けられ、前記ポートの連通状態を切り換える弁体と、
前記バルブボディに連結され、電流又は作動流体の供給作用下に前記弁体を軸方向に沿って変位させる駆動部と、
前記弁体と前記バルブボディとの間に設けられ、可撓性を有したシート状のダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムを前記弁体に対して変位自在に保持する保持手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、電流又は作動流体の供給作用下に弁体を変位させる駆動部を有したバルブにおいて、弁体とバルブボディとの間に可撓性を有したシート状のダイヤフラムを設け、前記ダイヤフラムを前記弁体に対して変位自在に保持手段で保持している。

従って、弁体を駆動部の駆動作用下に開閉動作させる際、ダイヤフラムが保持手段によって前記弁体に対して変位することで、前記ダイヤフラムが前記弁体に対して完全に固定された場合と比較し、前記弁体の変位によって該弁体近傍に生じる応力を低減できる。その結果、ダイヤフラムに対する負荷が軽減され、耐久性の向上を図ることができる。また、ダイヤフラムを、保持手段によって弁体の動作時に変位させることで、ダイヤフラムの稼働抵抗を低減可能であるため、前記ダイヤフラムと共に変位する弁体の駆動負荷が低減され耐久性を向上でき、前記弁体を高速で開閉動作させることができると共に、駆動部を電流によって駆動させる際の消費電力又は作動流体によって駆動させる際の作動圧力を抑制することができる。

さらに、保持手段は、弁体の外周面に形成され、ダイヤフラムの内縁部が挿入される溝部からなり、前記弁体の変位方向に沿った前記溝部の幅寸法を前記内縁部の厚さ寸法に対して等しく、又は、大きく設定するとよい。

さらにまた、ダイヤフラムの内縁部に、溝部の内壁面側に向かって突出した突部を形成し、前記突部を介して前記内壁面に当接させるとよい。

またさらに、突部は、溝部における内周側の内壁面に当接する第１突部と、
弁体の変位方向となる一方の内壁面に当接する第２突部と、
前記弁体の変位方向となる他方の内壁面に当接する第３突部と、
を備え、
前記第１突部を前記溝部に対して常に当接させ、前記第２及び第３突部は、前記弁体の変位方向によっていずれか一方を前記溝部に対して当接させるとよい。

また、第２及び第３突部は、弁体の変位方向によっていずれか一方を第１突部を支点として変位させるとよい。

さらに、突部を、断面円弧状、又は、断面三角形状に形成するとよい。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、弁体とバルブボディとの間に可撓性を有したダイヤフラムを設け、前記ダイヤフラムを前記弁体に対して変位自在に保持手段によって保持することで、弁体を駆動部の駆動作用下に開閉動作させる際、ダイヤフラムを保持手段によって変位させることができるため、前記ダイヤフラムが前記弁体に対して完全に固定された場合と比較し、前記弁体の変位によって該弁体近傍に生じる応力を低減できる。その結果、ダイヤフラムに対する負荷が軽減され、耐久性の向上を図ることができる。また、ダイヤフラムを、保持手段によって弁体の動作時に変位させることで、該ダイヤフラムの稼働抵抗を低減可能であるため、前記ダイヤフラムと共に変位する弁体の駆動負荷が低減され耐久性を向上でき、該弁体を高速で開閉動作させることができると共に、駆動部を電流によって駆動させる際の消費電力又は作動流体によって駆動させる際の作動圧力を抑制することが可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係るバルブの一例である電磁弁の全体縦断面図である。図１の電磁弁の分解斜視図である。図１の電磁弁における弁体近傍を示す拡大断面図である。図３に示す電磁弁の弁開状態を示す拡大断面図である。図５Ａは、図３におけるダイヤフラムの内縁部近傍を示す拡大断面図であり、図５Ｂは、図４におけるダイヤフラムの内縁部近傍を示す拡大断面図である。図６Ａ及び図６Ｂは、変形例に係るダイヤフラムの適用された電磁弁の拡大断面図である。本発明の第２の実施の形態に係るバルブの一例であるエア駆動バルブの全体縦断面図である。

本発明に係るバルブについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１において、参照符号１０は、本発明の第１の実施の形態に係るバルブの一例として電磁弁を示す。

この電磁弁１０は、図１及び図２に示されるように、圧力流体が供給・排気される第１及び第２ポート１２、１４を有するバルブボディ１６と、スペーサ１８を介して前記バルブボディ１６の一端部に設けられ、ケーシング２０を含むソレノイド部２２と、前記ソレノイド部２２の励磁作用下に前記第１及び第２ポート１２、１４の間の連通状態を相互に切り換える弁機構２４とを含む。

バルブボディ１６は、一端部側が開口した断面略Ｕ字状に形成され、その一側面には、外部に向かって開口した第１及び第２ポート１２、１４が設けられる。第１ポート１２は、配管等を介して図示しない圧力流体供給源に接続され、例えば、液体等の圧力流体が供給される。第２ポート１４には、図示しない配管等を介して他の機器が接続されている。

また、バルブボディ１６の略中央部には、第１及び第２連通路２６、２８と連通した連通室３０と、該連通室３０と連通して弁機構２４が収納される収納室３２とが形成される。

そして、第１ポート１２は、バルブボディ１６の一側面から軸線と直交方向に延在した後、略中央部で直角に折曲された第１連通路２６を介して連通室３０の側面に接続され、一方、第２ポート１４は、バルブボディ１６の一側面から軸線と直交方向に延在した第２連通路２８を介して連通室３０の底面と接続されている。

収納室３２は、バルブボディ１６の一端部側（矢印Ｂ方向）に形成されて開口し、連通室３０側となる底部には該連通室３０に対して拡径した第１段部３４と、該第１段部３４に対して拡径した第２段部３６と、前記第２段部３６に対してさらに拡径した第３段部３８とを有する。この第１段部３４が最も連通室３０側（矢印Ｂ方向）となり、第２段部３６、第３段部３８は前記連通室３０から離間する方向（矢印Ａ方向）に順番で形成されている。

このバルブボディ１６の一端部には、開口部を閉塞するようにスペーサ１８が装着され、該スペーサ１８を介してソレノイド部（駆動部）２２が連結される。ソレノイド部２２は、有底筒状のケーシング２０と、前記ケーシング２０の内部に設けられコイル４０の巻回されるボビン４２と、前記ケーシング２０の端部に固定された固定鉄心４４と、該ボビン４２の内側に配設され前記固定鉄心４４から離間する方向（矢印Ｂ方向）に付勢される可動鉄心４６とを含む。

ボビン４２は、その一端部及び他端部に半径外方向に拡径した一組の鍔部４８ａ、４８ｂを有し、その鍔部４８ａ、４８ｂの間にコイル４０が巻回されて保持される。

固定鉄心４４は、例えば、金属製材料から略円柱状に形成され、ボビン４２の内部に挿通され、その一端部に形成された凸部５０がケーシング２０に対して係合されることで固定される。

可動鉄心４６は、例えば、磁性材料から形成され、固定鉄心４４と同軸上に設けられ、固定鉄心４４側とは反対側（矢印Ｂ方向）となる端部には、その外周面に一対の係合溝５２が形成される。この係合溝５２は、可動鉄心４６の軸方向と直交方向に同一断面形状で貫通するように形成されている。なお、係合溝５２は、可動鉄心４６の軸線を中心として対称となる位置に形成される。

弁機構２４は、可動鉄心４６の端部に連結される接続部材５４と、バルブボディ１６の収納室３２に設けられるホルダ５６と、前記接続部材５４の端部に保持される弁体５８と、前記弁体５８と前記ホルダ５６との間に設けられるダイヤフラム６０とを含む。接続部材５４は、その一端部に互いに離間して形成された一対のアーム部６２を有し、前記アーム部６２が可動鉄心４６の係合溝５２に係合されることで、該可動鉄心４６と前記接続部材５４とが同軸上に連結される。また、接続部材５４の他端部には、略中央部に弁体５８の軸部７４が嵌合される嵌合孔６４が形成される。

また、接続部材５４とスペーサ１８との間にはスプリング６６が介装され、前記スプリング６６の弾発力によって前記接続部材５４及び弁部７０がバルブボディ１６側（矢印Ｂ方向）へと押圧される。

ホルダ５６は、接続部材５４の外側を覆うように設けられ、一端部にはスペーサ１８が当接するように設けられる。また、ホルダ５６の内部には、接続部材５４が変位自在に収納され、その他端部がバルブボディ１６の第２及び第３段部３６、３８に係合されると共に、前記他端部の中央には弁体５８の挿通される挿通孔６８が形成される。

弁体５８は、図１〜図４に示されるように、その一端部に形成される円筒状の弁部７０と、該弁部７０に対して縮径した本体部７２と、他端部側に形成され前記本体部７２に接続された軸部７４とを含む。この弁体５８は、弁部７０がバルブボディ１６の連通室３０に収納され、その内部にはシート部材として機能するポペット７６が装着される。ポペット７６は、例えば、ゴム等の弾性材料からなり、弁部７０の端面と略同一平面、又は、若干だけ突出するように設けられる。

本体部７２は、ホルダ５６の挿通孔６８に挿通され、該本体部７２と弁部７０との間には半径内方向に窪んだ環状溝（溝部）７８が形成される。

環状溝７８は、図５Ａ及び図５Ｂに示されるように、断面矩形状に形成され、弁体５８の軸線と略平行な内周面８０と、前記内周面８０の端部から半径外方向に延在した第１壁面８２、第２壁面８４とから構成される。なお、第１壁面８２が本体部７２側（矢印Ａ方向）に形成され、第２壁面８４が弁部７０側（矢印Ｂ方向）に形成され、前記第１壁面８２及び第２壁面８４は、前記内周面８０に対してそれぞれ直交している。

軸部７４は、図１〜図４に示されるように、本体部７２に隣接した部位が半径内方向に縮径し、接続部材５４の嵌合孔６４に挿入された際、該嵌合孔６４に対して係合されることで連結される。これにより、接続部材５４を介して可動鉄心４６と弁体５８とが一体的に連結される。また、軸部７４の嵌合孔６４から突出した部位とスペーサ１８の突出部位に対してスプリング６６の両端部がそれぞれ係合されている。

ダイヤフラム６０は、例えば、ゴム等の弾性材料から円盤状に形成され、その中心部には弁体５８の挿通される孔部が形成され、該孔部を構成する内縁部８８が環状溝７８に挿入される。なお、ダイヤフラム６０は、略一定の厚さで形成され可撓性を有している。一方、ダイヤフラム６０の外縁部９０は、バルブボディ１６の第１段部３４に装着されることで前記バルブボディ１６とホルダ５６との間に挟持される。これにより、連通室３０と収納室３２との連通をダイヤフラム６０によって遮断している。

この内縁部８８には、図５Ａ及び図５Ｂに示されるように、その内周面８０に対して半径内側に突出した第１突部９２と、前記内周面８０に対して直交する一端面及び他端面から突出した第２及び第３突部９４、９６とが形成される。第１〜第３突部９２、９４、９６は、例えば、断面略円弧状で略同一形状に形成され、内周面、一端面及び他端面に対して所定高さだけ突出するように形成される。そして、第１〜第３突部９２、９４、９６の頂部が、環状溝７８の内周面８０、第１壁面８２及び第２壁面８４に対して当接可能に設けられる。また、第１〜第３突部９２、９４、９６は、それぞれ環状に形成されているため、環状溝７８に対してそれぞれ環状に当接する。

この第２突部９４の頂部から第３突部９６の頂部までの厚さ寸法Ｔ１は、図５Ａに示されるように、環状溝７８における第１壁面８２と第２壁面８４との間の高さ寸法Ｔ２と等しいか、又は、小さく設定される（Ｔ１≦Ｔ２）。すなわち、ダイヤフラム６０の内縁部８８は、環状溝７８において該ダイヤフラム６０の厚さ方向（矢印Ａ、Ｂ方向）の所定距離だけ移動可能に装着され、第１突部９２が環状溝７８の内周面８０に対して常に当接すると共に、第２突部９４及び第３突部９６のいずれか一方が、前記第１突部９２を支点として前記環状溝７８の第１壁面８２又は第２壁面８４に対して当接することで、連通室３０と収納室３２との間の気密を確保している（図５Ａ及び図５Ｂ参照）。すなわち、環状溝７８は、ダイヤフラム６０の内縁部８８を弁体５８の変位方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って所定距離だけ移動自在に保持する保持手段として機能する。

本発明の第１の実施の形態に係るバルブの一例である電磁弁１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、図１は、コイル４０に対して通電のなされていない非励磁状態にあり、可動鉄心４６がスプリング６６の弾発力によってバルブボディ１６側（矢印Ｂ方向）へと変位してポペット７６が第１連通路２６の開口部を閉塞して第１ポート１２と第２ポート１４との連通が遮断されたオフ状態を示している。この場合、ダイヤフラム６０の内縁部８８では、図５Ａに示されるように、第１突部９２が環状溝７８の内周面８０に当接し、第２突部９４が前記環状溝７８の第１壁面８２に当接することで、前記第１及び第２突部９２、９４の２点によって連通室３０と収納室３２との間の気密が保持された状態にある。

このようなオフ状態において、図示しない電源を付勢してコイル４０に通電することにより該コイル４０が励磁され、その励磁作用下によって可動鉄心４６が固定鉄心４４側（矢印Ａ方向）に吸引され、それに伴って、接続部材５４及び弁体５８が一体的にバルブボディ１６から離間する方向（矢印Ａ方向）に変位する。これにより、弁体５８のポペット７６が第１連通路２６の開口部から離間し、該第１連通路２６と連通室３０とが連通することで第１ポート１２から供給された圧力流体が第２ポート１４へと流通するオン状態となる。

この際、弁体５８の変位に伴って、ダイヤフラム６０は内縁部８８側がソレノイド部２２側（矢印Ａ方向）へ変位するため外縁部９０を支点として撓曲すると共に、内縁部８８が環状溝７８の内部で移動することで第２突部９４が第１壁面８２から離間して第３突部９６が第２壁面８４に当接した状態となる（図５Ｂ参照）。なお、第１突部９２は、環状溝７８の内周面８０に対して当接したままの状態にある。これにより、弁体５８が第１連通路２６の開口部から離間したオン状態では、第１及び第３突部９２、９６が環状溝７８に対して当接することで、連通室３０に供給された圧力流体が収納室３２側（矢印Ｂ方向）へと漏出してしまうことが防止される。すなわち、ダイヤフラム６０の内縁部８８では、第１及び第３突部９２、９６の２点で連通室３０と収納室３２との間の気密を維持している。

以上のように、第１の実施の形態では、ソレノイド部２２の励磁作用下に弁体５８を軸方向に変位させ、圧力流体の流通状態を切換可能な電磁弁１０において、前記弁体５８とバルブボディ１６との間にダイヤフラム６０を設け、該ダイヤフラム６０の内縁部８８を弁体５８の環状溝７８に挿入している。この内縁部８８を、弁体５８に対して若干だけ軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に移動可能に設けることにより、前記弁体５８が開閉動作する際に、内縁部８８が前記環状溝７８内で移動することで、前記内縁部８８が前記弁体５８に対して完全に固定された場合と比較し、該内縁部８８近傍で前記弁体５８の変位によって生じる応力を低減できる。その結果、ダイヤフラム６０に対する負荷が軽減され、耐久性の向上を図ることができる。

また、ダイヤフラム６０の内縁部８８が、弁体５８の開閉動作時に該弁体５８に対して若干だけ移動できるため、前記弁体５８の動作時における前記ダイヤフラム６０の稼働抵抗を低減することが可能となる。その結果、弁体５８を作動させた際にダイヤフラム６０を円滑に変形させながら追従させることができるため、前記弁体５８への駆動負荷が低減され、ソレノイド部２２の消費電力を抑制することができる。換言すれば、従来の電磁弁と比較して低い消費電力で弁体５８を駆動させることが可能となる。

さらに、ダイヤフラム６０の内縁部８８に設けられた第１〜第３突部９２、９４、９６は、環状溝７８の内周面８０、第１壁面８２及び第２壁面８４に対して環状で線接触しているため、確実に当接させてシール性を確保できると共に、前記内縁部８８が環状溝７８内で変位する際の摺動抵抗が抑制され、円滑に軸方向に変位させることができる。また、第１突部９２が内周面８０に対して常に当接し、弁体５８の開閉動作時に第２及び第３突部９４、９６のいずれか一方が選択的に環状溝７８に対して当接するため、第１〜第３突部９２、９４、９６のうちの２点を常時当接させることで確実にシールを行うことができる。

なお、上述した実施の形態に係る電磁弁１０では、図１に示されるようにバルブボディ１６が右側、ソレノイド部２２が左側となるように水平方向に配置される場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、バルブボディ１６を下部とし、その上部にソレノイド部２２が配置されるように鉛直方向に延在するように配置して使用するようにしてもよい。

また、ダイヤフラム６０の内縁部８８に設けられる第１〜第３突部９２、９４、９６の形状は、上述した断面略円弧状に形成される場合に限定されるものではなく、例えば、図６Ａ及び図６Ｂに示されるダイヤフラム１００のように、その内縁部８８を断面三角形状に形成し、その頂部にそれぞれ第１〜第３突部１０２、１０４、１０６を形成するようにしてもよい。なお、第１突部１０２と第２突部１０４との間、第１突部１０２と第３突部１０６との間は、それぞれ直線状に接続される。なお、第２突部１０４の頂部から第３突部１０６の頂部までの厚さ寸法と、環状溝７８における第１壁面８２と第２壁面８４との間の高さ寸法との関係は、上述した本実施の形態に係る電磁弁１０のダイヤフラム６０と同様に設定される。

そして、弁体５８の開閉に伴ってダイヤフラム１００の内縁部８８が環状溝７８の内部で移動し、弁開時には第２突部１０４が環状溝７８の第１壁面８２から離間して第３突部１０６が第２壁面８４に当接し、且つ、第１突部１０２が環状溝７８の内周面８０に当接した状態となる（図６Ｂ参照）。これにより、バルブボディ１６の連通室３０と収納室３２との間の気密を第１及び第３突部１０２、１０６によって保持される。一方、弁体５８が連通室３０の側面に当接した弁閉時には、第３突部１０６が環状溝７８の第２壁面８４から離間して第２突部１０４が第１壁面８２に当接し、且つ、第１突部１０２が環状溝７８の内周面８０に当接した状態となる（図６Ａ参照）。これにより、バルブボディ１６の連通室３０と収納室３２との間の気密を第１及び第２突部１０２、１０４によって保持される。

次に、第２の実施の形態に係るバルブの一例であるエア駆動バルブ１５０を図７に示す。なお、上述した第１の実施の形態に係る電磁弁１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。

この第２の実施の形態に係るエア駆動バルブ１５０では、パイロットエア（作動流体）の供給作用下に変位するピストン１５２を有したシリンダ部１５４がソレノイド部２２の代わりに駆動部として設けられている点で、第１の実施の形態に係る電磁弁１０と相違している。

このエア駆動バルブ１５０を構成するシリンダ部１５４は、図７に示されるように、バルブボディ１６の一端部に連結されるシリンダボディ１５６と、該シリンダボディ１５６の内部に沿って変位自在に設けられるピストン１５２と、前記シリンダボディ１５６の端部を閉塞するヘッドカバー１５８とを有する。

そして、シリンダボディ１５６の側面に開口した供給ポート１６０に図示しない圧力流体供給源からパイロットエアが供給され、該シリンダボディ１５６の内部に形成されたシリンダ室１６２へと供給され、ピストン１５２をヘッドカバー１５８側、すなわち、バルブボディ１６から離間させる方向（矢印Ａ方向）へと押圧して変位させる。なお、シリンダ室１６２は、ヘッドカバー１５８によって閉塞される。

ピストン１５２は、シリンダ室１６２の内部に設けられるヘッド部１６４と、該ヘッド部１６４の中心に接続されバルブボディ１６側（矢印Ｂ方向）に向かって突出したロッド部１６６とを備え、前記ロッド部１６６の端部に形成された一対の係合溝５２に接続部材５４が接続されることで、弁体５８とピストン１５２とが一体的に連結される。

なお、ピストン１５２におけるヘッド部１６４の外周面には、環状溝を介してピストンパッキン１６８が装着され、ロッド部１６６の外周面には環状溝を介してロッドパッキン１７０が装着され、それぞれシリンダ室１６２の内壁面に摺接することにより、該シリンダ室１６２に供給されたパイロットエアが外部に漏出することが防止される。

次に、上述したエア駆動バルブ１５０の動作及び作用効果について簡単に説明する。なお、図７に示されるように、スプリング６６の弾発力によって弁体５８及びピストン１５２がバルブボディ１６側（矢印Ｂ方向）へと変位し、ポペット７６が第１連通路２６の開口部を閉塞して第１ポート１２と第２ポート１４との連通が遮断されたオフ状態を初期状態として説明する。

このようなオフ状態において、図示しない圧力流体供給源から供給ポート１６０へパイロットエアを供給することにより、シリンダ室１６２に導入されたパイロットエアによってピストン１５２のヘッド部１６４がヘッドカバー１５８側（矢印Ａ方向）に向かって押圧され変位する。これに伴って、ピストン１５２と共に接続部材５４及び弁体５８が一体的に変位し、前記弁体５８のポペット７６が第１連通路２６の開口部から離間し、該第１連通路２６と連通室３０とが連通することで第１ポート１２から供給された圧力流体が第２ポート１４へと流通するオン状態となる。

この際、弁体５８の変位に伴って、ダイヤフラム６０は内縁部８８側がシリンダ部１５４側（矢印Ａ方向）へ変位するため外縁部９０を支点として撓曲すると共に、内縁部８８が環状溝７８の内部で移動することで第２突部９４が第１壁面８２から離間して第３突部９６が第２壁面８４に当接した状態となる。なお、第１突部９２は、環状溝７８の内周面８０に対して当接したままの状態にある。これにより、弁体５８が第１連通路２６の開口部から離間したオン状態では、第１及び第３突部９２、９６が環状溝７８に対して当接することで、連通室３０に供給された圧力流体が収納室３２側（矢印Ｂ方向）へと漏出してしまうことが防止される。

以上のように、第２の実施の形態では、シリンダ部１５４へのパイロットエアの供給作用下に弁体５８を軸方向に変位させ、圧力流体の流通状態を切換可能なエア駆動バルブ１５０において、前記弁体５８とバルブボディ１６との間にダイヤフラム６０を設け、該ダイヤフラム６０の内縁部８８を弁体５８の環状溝７８に挿入している。この内縁部８８を、弁体５８に対して若干だけ軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に移動可能に設けることにより、前記弁体５８が開閉動作する際に、内縁部８８が前記環状溝７８内で移動することで、前記内縁部８８が前記弁体５８に対して完全に固定された場合と比較し、該内縁部８８近傍で前記弁体５８の変位によって生じる応力を低減できる。その結果、ダイヤフラム６０に対する負荷が軽減され、耐久性の向上を図ることができる。

また、ダイヤフラム６０の内縁部８８が、弁体５８の開閉動作時に該弁体５８に対して若干だけ移動できるため、前記弁体５８の動作時における前記ダイヤフラム６０の稼働抵抗を低減することが可能となる。その結果、弁体５８を作動させた際にダイヤフラム６０を円滑に変形させながら追従させることができるため、前記弁体５８への駆動負荷が低減され、シリンダ部１５４へ供給されるパイロットエアの作動圧力を抑制することができる。換言すれば、従来のエア駆動バルブと比較して低い作動圧力で弁体５８を駆動させることが可能となる。

なお、本発明に係るバルブは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…電磁弁１６…バルブボディ
１８…スペーサ２０…ケーシング
２２…ソレノイド部２４…弁機構
３０…連通室３２…収納室
４４…固定鉄心４６…可動鉄心
５６…ホルダ５８…弁体
６０、１００…ダイヤフラム６６…スプリング
７０…弁部７６…ポペット
７８…環状溝８８…内縁部
９２、１０２…第１突部９４、１０４…第２突部
９６、１０６…第３突部１５０…エア駆動バルブ
１５２…ピストン１５４…シリンダ部
１５６…シリンダボディ１５８…ヘッドカバー
１６０…供給ポート１６２…シリンダ室

前記の目的を達成するために、本発明は、圧力流体を供給・排気するポートを有したバルブボディと、
前記バルブボディの内部に変位自在に設けられ、前記ポートの連通状態を切り換える弁体と、
前記バルブボディに連結され、電流又は作動流体の供給作用下に前記弁体を軸方向に沿って変位させる駆動部と、
前記弁体と前記バルブボディとの間に設けられ、可撓性を有したシート状のダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムを前記弁体に対して変位自在に保持する保持手段と、
を備え、
前記保持手段は、前記弁体の外周面に形成され、前記ダイヤフラムの内縁部が挿入される溝部からなり、前記ダイヤフラムの内縁部には、前記溝部の内壁面側に向かって突出した突部が形成され、前記突部を介して前記内壁面に当接し、前記突部は、前記溝部における内周側の内壁面に当接する第１突部と、前記弁体の変位方向となる一方の内壁面に当接する第２突部と、前記弁体の変位方向となる他方の内壁面に当接する第３突部とを有し、前記第１突部が前記溝部に対して常に当接し、前記第２及び第３突部は、前記弁体の変位方向によっていずれか一方が前記溝部に対して当接すると共に、前記ダイヤフラムの外縁部が、前記バルブボディに固定され、前記内縁部が前記弁体の前記溝部に対して変位自在に挿入されることを特徴とする。

さらに、弁体の変位方向に沿った前記溝部の幅寸法を前記内縁部の厚さ寸法に対して等しく、又は、大きく設定するとよい。

Claims

圧力流体を供給・排気するポートを有したバルブボディと、
前記バルブボディの内部に変位自在に設けられ、前記ポートの連通状態を切り換える弁体と、
前記バルブボディに連結され、電流又は作動流体の供給作用下に前記弁体を軸方向に沿って変位させる駆動部と、
前記弁体と前記バルブボディとの間に設けられ、可撓性を有したシート状のダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムを前記弁体に対して変位自在に保持する保持手段と、
を備えることを特徴とするバルブ。
請求項１記載のバルブにおいて、
前記保持手段は、前記弁体の外周面に形成され、前記ダイヤフラムの内縁部が挿入される溝部からなり、前記弁体の変位方向に沿った前記溝部の幅寸法が前記内縁部の厚さ寸法に対して等しく、又は、大きく設定されることを特徴とするバルブ。
請求項２記載のバルブにおいて、
前記ダイヤフラムの内縁部には、前記溝部の内壁面側に向かって突出した突部が形成され、前記突部を介して前記内壁面に当接することを特徴とするバルブ。
請求項３記載のバルブにおいて、
前記突部は、前記溝部における内周側の内壁面に当接する第１突部と、
前記弁体の変位方向となる一方の内壁面に当接する第２突部と、
前記弁体の変位方向となる他方の内壁面に当接する第３突部と、
を備え、
前記第１突部が前記溝部に対して常に当接し、前記第２及び第３突部は、前記弁体の変位方向によっていずれか一方が前記溝部に対して当接することを特徴とするバルブ。
請求項４記載のバルブにおいて、
前記第２及び第３突部は、前記弁体の変位方向によっていずれか一方が前記第１突部を支点として変位することを特徴とするバルブ。
請求項３又は４記載のバルブにおいて、
前記突部は、断面円弧状に形成されることを特徴とするバルブ。
請求項３又は４記載のバルブにおいて、
前記突部は、断面三角形状に形成されることを特徴とするバルブ。