JP2017078461A - バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】耐薬品性及び耐圧性に優れた弁体を備え、圧力損失が抑制されて、十分な流量を確保することができるバルブを提供する。
【解決手段】可撓性材料から形成されている管形状の弁体を備えるバルブ１は、弁体１１を長手方向軸線回りに捩る捩り装置２１を備えており、管形状の両端が開放されており、弁体の内部空間には弁体とは別の物体が存在せず、内部空間の全体が流路として用いられ、弁体の壁部１３に複数の溝１５が形成されており、捩り装置により弁体を捩ると、壁部に複数の溝に沿って折り目１７が形成されて、壁部が流路に向かって突出することによって、流路の開口面積が小さくなって、バルブの開度が絞られる。
【選択図】図４

Description

本発明は、可撓性材料から形成されている管形状の弁体を備えるバルブに関する。

両端が開放されている管形状の弁体の開口面積を小さくすることによって開度を絞ることのできる、一般的に使用されているバルブの一形態として、特許文献１等に示されるようなピンチバルブがある。このようなピンチバルブでは、内部空間が流路となっている、弾性を有する管形状の弁体を押圧して潰すことによって、開口面積を小さくすることができ、ひいてはバルブの開度を調節することができる。

その一方で、特許文献２には、複数の溝（複数条の縦皺）が形成された弁体（直管状外殻）と、弁体の内部空間に配置された紡錘形状の中子とを備えるバルブが開示されている。このバルブでは、当該中子は弁座として作用するものであり、弁体を捩ることによって弁体と中子との間の隙間面積を変化させることにより、バルブの開度を調節することができる。

特開２０１３−１０４４４０号公報 特開平４−８３９９４号公報

しかしながら、特許文献１等に記載されているようなピンチバルブでは、弁体を押圧変形させるため、弁体の材質は主にゴム等の軟質の弾性材料である。こうしたピンチバルブにおいて、弁体に対して硬質材料である樹脂や金属を使用すると、弁体を潰しづらくまた押圧解除したときに断面形状が復元し難いので、硬質材料を弁体の材料に使用することは困難である。しかしながら、弁体がゴム等であると、耐圧性や耐薬品性の観点から、こうしたバルブの利用分野が限定されることになる。

また、特許文献２に記載のバルブでは、開度調節のための中子や、弁体内部に設けられたスペーサ等が必須の構成要素である。そのため、中子やスペーサ等が流路内に介在することになり、その結果、流路として使用できる弁体の開口面積が小さくなってしまうためバルブの流量が制限され、かつ圧力損失も生じることになる。

そこで、本発明の目的は、耐圧性や耐薬品性に優れた硬質材料を弁体に使用可能であり、圧力損失が抑制されて、十分な流量を確保することができるバルブを提供することにある。

請求項１の発明によれば、可撓性材料から形成されている管形状の弁体を備えるバルブであって、前記弁体を長手方向軸線回りに捩る捩り装置を備えており、前記管形状の両端が開放されており、前記弁体の内部空間には前記弁体とは別の物体が存在せず、前記内部空間の全体が流路として用いられ、前記弁体の壁部に複数の溝が形成されており、前記捩り装置により前記弁体を捩ると、前記壁部に前記複数の溝に沿って折り目が形成されて、前記壁部が前記流路に向かって突出することによって、前記流路の開口面積が小さくなって、前記バルブの開度が絞られる、バルブが提供される。

すなわち、請求項１の発明では、特許文献１に記載のピンチバルブのように弁体を押圧して潰すのではなく、弁体を捩ることによってバルブの開度を調節するので、耐圧性や耐薬品性に優れた硬質材料を弁体に使用可能である。また、弁体の内部空間に対して、特許文献２に記載の発明のように中子等の弁体とは別の物体を介在させることなく、弁の開度を小さくすることができる。その結果、第一の実施形態に係るバルブでは、大きな流量を確保することができ、さらに圧力損失を抑制することができる。さらに、請求項１の発明では、弁体の壁部に薄肉部である複数の溝が形成されており、弁体を捩ったときに、折り目が各溝に沿って形成される。その結果、弁体の変形が比較的容易な溝部分において起こるので、弁体が破損することが抑制される。

請求項２の発明によれば、前記複数の溝が、前記弁体の周方向にジグザグに配置されている、請求項１に記載のバルブが提供される。さらに、請求項３の発明によれば、前記弁体を長手方向軸線回りに捩ることによって前記壁部に前記折り目が形成されたときに、前記折り目において、前記弁体の内側に向かって突出する谷折り部分と、前記弁体の外側に向かって突出する山折り部分とが前記弁体の周方向に交互に形成されるように、前記複数の溝が構成されている、請求項１又は２に記載のバルブが提供される。

すなわち、請求項２及び３の発明では、比較的小さな力で弁体を捩ることができ、さらに弁体の捩った後の形状が想定し易いので、閉弁時の流路の開口面積を所望の大きさに容易に調節することができる。

請求項４の発明によれば、前記複数の溝が、前記弁体の周方向に所定のピッチで繰り返し形成されている、請求項１〜３のいずれか１項にバルブが提供される。

すなわち、請求項４の発明では、弁体を捩ったときの形状も弁体の周方向に周期的なものとなり、ひいては弁体の捩ったときの弁体の形状が想定し易くなる。その結果、閉弁時の流路の開口面積を所望の大きさに容易に調節することができる。

請求項５の発明によれば、前記弁体に形成されている全ての前記複数の溝の一端及び他端がそれぞれ、前記弁体の同一の周上に配置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のバルブが提供される。

すなわち、請求項５の発明では、弁体の長手方向において各折り目の始点及び終点が揃うため、弁体の捩った後の形状が想定し易くなる。その結果、閉弁時の流路の開口面積を所望の大きさに容易に調節することができる。

請求項６の発明によれば、前記複数の溝の１つの溝の端部が別の溝の端部と接続している、請求項１〜５のいずれか１項に記載のバルブが提供される。請求項７の発明によれば、前記複数の溝の全てが接続しており、１つの溝を形成している、請求項１〜５のいずれか１項に記載のバルブが提供される。

すなわち、請求項６及び７の発明では、溝の端部において壁部が変形し易くなることによって、弁体を容易に捩ることができる。

請求項８の発明によれば、前記複数の溝が、前記壁部の外周面のみに形成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のバルブが提供される。

すなわち、請求項８の発明では、弁体の壁部に溝を形成することが容易になる。また、壁部の内周面に溝がないことから溝による隙間が形成されず、閉弁時に当該隙間から流体が流通することもないので、バルブの流路を遮断することが容易になる。さらに、当該溝による隙間に汚れが溜まることもないので、流路内の清潔さを維持することができる。

請求項９の発明によれば、前記複数の溝はそれぞれ、直線状に形成されており、前記弁体の長手方向に延びている複数の縦溝と、２つの前記縦溝同士の間において、一方の縦溝の一方の端部から他方の縦溝の他方の端部まで、前記弁体の長手方向に対して傾斜して延びている傾斜溝とを含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載のバルブが提供される。

すなわち、請求項９の発明では、比較的小さな力で弁体を捩ることができ、さらに弁体の捩った後の形状が想定し易いので、閉弁時の流路の開口面積を所望の大きさに容易に調節することができる。

請求項１０の発明によれば、前記弁体の周方向において、互いに隣接する前記縦溝同士の間隔が一定である、請求項９に記載のバルブが提供される。

すなわち、請求項１０の発明では、縦溝に沿って形成される折り目が、弁体の周方向に周期的に形成され、ひいては弁体１１を捩ったときの弁体１１の形状が想定し易くなる。その結果、閉弁時の流路の開口面積を所望の大きさに容易に調節することができる。

請求項１１の発明によれば、前記弁体の周方向において、互いに隣接する前記縦溝同士が、それぞれが所定の長さである２つの間隔を交互に空けて配置されている、請求項９に記載のバルブが提供される。

すなわち、請求項１１の発明では、大きい間隔によって隔てられている縦溝同士の間に形成されている傾斜溝に沿って形成された谷折り部分が、より流路の内側まで突出する。その結果、弁体を捩ったときに、流路の開口面積をより小さくすることができ、ひいてはバルブの開度をより絞ることができる。

請求項１２の発明によれば、前記壁部の内周面であって、前記弁体を長手方向軸線回りに捩ったときに前記流路の開口面積が最小になる箇所にエラストマーが被覆されている、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のバルブが提供される。さらに、請求項１３の発明によれば、前記壁部の内周面であって、前記複数の溝が形成されている領域にエラストマーが被覆されている、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のバルブが提供される。

すなわち、請求項１２及び１３の発明では、弁体を捩ってバルブを閉弁させたときに、エラストマー同士が当接して変形することによって、閉弁時に流路の開口面積をより小さくすることができ、さらに流路を遮断することもできる。

請求項１４の発明によれば、前記弁体が硬質材料から形成されている、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のバルブが提供される。

すなわち、請求項１４の発明では、弁体がゴム等の軟質の弾性材料よりも硬質である硬質材料から形成されていることから耐圧性に優れるため、弁体の内部空間により高圧で流体を流通させることができる。

請求項１５の発明によれば、前記弁体がフッ素樹脂製である、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のバルブが提供される。

請求項１５の発明によれば、硬質材料製の場合と同様に耐圧性に優れ、さらに、ゴム等の軟質の弾性材料と比較すると耐薬品性に優れるため、より多くの種類の流体に対してバルブを利用することができる。

請求項１６の発明によれば、前記弁体が超弾性合金製である、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のバルブが提供される。

請求項１６の発明によれば、弁体１１をより小さな力で捩ることができ、さらに弁体１１を捩ったときに元の形状に復元する力が働くので、バルブ１を閉弁及び開弁するための駆動力を小さく設定することができる。

本発明によるバルブは、弁体を捩ることによってバルブの開度を調節するので、耐圧性や耐薬品性に優れた硬質材料を弁体に使用可能である。また、本発明によるバルブは、弁体の内部空間に弁体とは別の物体が存在せず、内部空間の全体が流路として用いられることにより、圧力損失が抑制されて、十分な流量を確保することができる。

本発明の第一の実施形態に係るバルブの概略図。 図１に記載のバルブの弁体の斜視図。 開弁時における、図１に記載のバルブの弁体の正面図及び側面図。 閉弁時における、図１に記載のバルブの弁体の正面図及び側面図。 図１に記載のバルブの弁体の周方向展開図。 ジグザグに配置された複数の溝の例を示す概略的な周方向展開図。 ジグザグに配置された複数の溝の例を示す概略的な周方向展開図。 ジグザグに配置された複数の溝の例を示す概略的な周方向展開図。 ジグザグに配置された複数の溝の例を示す概略的な周方向展開図。 ジグザグに配置された複数の溝の例を示す概略的な周方向展開図。 ジグザグに配置された複数の溝の例を示す概略的な周方向展開図。 ジグザグに配置された複数の溝の例を示す概略的な周方向展開図。 ジグザグに配置された複数の溝の例を示す概略的な周方向展開図。 本発明の第一の実施形態の変形例に係るバルブの弁体の周方向展開図。 本発明の第一の実施形態の別の変形例に係るバルブの弁体の周方向展開図。 開弁時における、本発明の第二の実施形態に係るバルブの弁体の正面図及び側面図。 閉弁時における、本発明の第二の実施形態に係るバルブの弁体の正面図及び側面図。 本発明の第二の実施形態に係るバルブの弁体の周方向展開図。 本発明の第三の実施形態に係るバルブの弁体の縦断面図及び側面図。 本発明の第三の実施形態の変形例に係るバルブの縦断面図。 本発明の第三の実施形態の変形例に係るバルブの縦断面図。 本発明の第三の実施形態の変形例に係るバルブの縦断面図。

これより、図１〜５を参照しつつ、本発明の第一の実施形態に係るバルブについて説明する。第一の実施形態に係るバルブ１は、上流側配管ＵＰから下流側配管ＤＰに対して内部を流れる流体の流量を調節するためのものであり、可撓性材料から形成されている管形状の弁体１１と、弁体１１を長手方向軸線回りに捩る捩り装置２１とを備える。

第一の実施形態では、弁体１１は、図２に示されているように円筒管形状であり、フッ素樹脂から形成されている。弁体１１は、管形状の両端が開放されており、一端がバルブの上流側配管ＵＰと、他端がバルブの下流側配管ＤＰと、内部空間において流体が流通可能であるように、継手Ｊを介して接続されている。

第一の実施形態では、継手Ｊは弁体１１の端部と一体的に形成されている。しかしながら、弁体１１とは別体の継手Ｊが、弁体１１の端部の形状が変形しないような形で弁体１１に取り付けられていてもよい。

弁体１１の内部は中空になっており、弁体１１の内部空間には、中子やスペーサ、ストレーナ、撹拌部材等の、弁体１１とは別の物体が存在しない。したがって、弁体１１の内部空間の全体がバルブ１の流路として用いられる。

図２〜５に記載されているように、弁体１１の壁部１３には、弁体１１の一端から他端に向かって延びる複数の溝１５が形成されている。特に図５から視認できるように、溝１５は、それぞれ直線状に形成されている。また、これら複数の溝１５は、弁体１１の長手方向に対して平行に延びている複数の縦溝１５Ｌと、２つの縦溝１５Ｌ同士の間において、一方の縦溝１５Ｌの一方の端部から他方の縦溝１５Ｌの他方の端部まで、弁体１１の長手方向に対して傾斜して延びている傾斜溝１５Ｉとを含む。つまり、複数の溝１５は、弁体１１の周方向にジグザグに配置されている。

ここで、「溝」とは一端から他端まで一定の長さを有する、弁体１１の薄肉部分をいい、直線状であっても、曲線状であってもよいし、二又以上に分岐するものであってもよい。また、「弁体の周方向にジグザグに配置」とは、図６Ａ〜６Ｈに具体例を示すように、弁体１１の周方向に隣接する溝１５の延在方向が互い違いに傾斜している状態をいい、例えばＺ字形状、鋸刃形状、波型形状等をなすものである。なお、図６Ａ〜６Ｈでは、溝１５は、一本線によって概略的に図５と同様の周方向展開図として示されている。また、溝１５の端部１５Ｅは、第一の実施形態と同様に図６Ａ等に示すように接続されていてもよいし、図６Ｂに示すように接続されていなくてもよい。さらに、端部１５Ｅは、図６Ｃに示すように湾曲して滑らかに接続してもよいし、図６Ｄに示すように接続溝１５Ｊを追加的に形成して溝１５同士を接続してもよい。また、溝１５は、図６Ｅに示すように、全てが弁体１１の長手方向に対して傾斜するように設けられていてもよい。さらに、それぞれの溝１５は、図６Ｆに示すように途中で折れ曲がっていてもよいし、図６Ｇ及び図６Ｈに示すように湾曲していてもよい。

さらに、第一の実施形態では、図５に示されているように、複数の溝１５は、弁体１１の周方向に所定のピッチＬｐで繰り返し形成されており、かつ、弁体１１の周方向に隣接する溝１５と端部１５Ｅで接続して、全体として１つの溝を形成している。これら複数の溝１５の一端１５Ｅ１及び他端１５Ｅ２はそれぞれ、図５に破線Ｌｂで示すように、弁体１１の同一の周上に配置されている。また、第一の実施形態では、複数の溝１５は、弁体１１の壁部１３の外周面のみに形成されている。

第一の実施形態では、弁体１１は、フッ素樹脂の棒材をくり抜いて円筒管形状に加工した上で、外周面に複数の溝１５を切削して形成することによって作製されたものである。これにより、所望の壁部１３の厚さ及び溝１５の形状を有する弁体を作製することができる。

捩り装置２１は、第一の実施形態では、サーボモータである回転駆動装置２３と回転駆動装置２３の駆動シャフト２５に取り付けられた歯車２７とを備える。歯車２７は、弁体１１と上流側配管ＵＰとを接続する継手Ｊの外周面に設けられた歯Ｔと噛み合うように形成されている。これにより、回転駆動装置２３を駆動して歯車２７を回転させることによって、弁体１１を所望の回転方向に任意の回転量だけ捩ることができる。

また、第一の実施形態では、下流側配管ＤＰにベローズ等の配管長さを調節することができる伸縮手段２９が接続されている。これは、弁体１１が捩ることによって若干短くなることによる、長手方向長さの変化を吸収するためである。この伸縮手段は、上流側配管ＵＰに設けられていてもよい。

弁体１１は、開弁状態である図３の状態から、捩り装置２１により弁体１１を捩ると、複数の溝１５に沿って折り目１７が形成される。図４には、流路の開口面積が最も小さくなった状態である閉弁状態にある弁体１１が示されている。第一の実施形態では、これら折り目１７は、複数の溝１５が上述のように配置されていることにより、傾斜溝１５Ｉに沿って形成される、弁体１１の内側に向かって突出する谷折り部分１７Ｖと、縦溝１５Ｌに沿って形成される、弁体１１の外側に向かって突出する山折り部分１７Ｍとによって構成されることになる。したがって、この場合では、折り目１７において、谷折り部分１７Ｖと山折り部分１７Ｍが弁体１１の周方向に交互に形成される。なお、第一の実施形態では弁体１１は図４に示すように、閉弁状態にあっても流路が遮断されていないが、複数の溝１５の数や配置等を調節することによって、閉弁時に流路を完全に遮断することもできる。

このように、弁体１１の壁部１３、特に図４の側面図に現れているように折り目１７の谷折り部分１７Ｖが、弁体１１の内部空間、つまりバルブ１の流路に向かって突出することによって、流路の開口面積が小さくなって、バルブ１の開度が絞られる。そして、弁体１１が限度まで捩じられて、流路の開口面積が最小になり、これによりバルブ１が閉弁される。第一の実施形態のバルブ１では、特許文献２に記載の発明のように、弁体１１の内部に弁体１１とは異なる物体が存在していないので、少なくともバルブ１が閉弁しているときに、隣接及び／又は対向する壁部１３同士が接触するまで、壁部１３が流路に向かって突出することができる。

なお、バルブ１を開弁する場合には、捩り装置２１を閉弁させたときと逆方向に駆動させて、捩り位置を元に戻せばよい。

なお、弁体１１は、捩りの回転量が大きくなると、壁部１３の厚さ、材料等や、溝１５の配置、断面形状等の条件によって、弁体１１を捩る力を解放した場合においても閉弁状態を維持することができる場合がある。これは、閉弁状態にある弁体１１において、開弁状態に戻ろうとする復元力よりも、閉弁状態を維持しようとする慣性力が大きくなることに起因する。その結果、弁体１１を閉弁状態に維持するために、捩り装置２１によって弁体１１に対して恒常的に力を作用させる必要がなくなるので、捩り装置２１のエネルギー消費を低減させることができる。

これより、第一の実施形態に係るバルブ１の作用効果について説明する。

（１） 第一の実施形態に係るバルブ１では、弁体１１を上記特許文献１に記載のピンチバルブのように押圧して潰すためにゴム等の軟質の弾性材料を使用する必要がなく、弁体１１は、こうした弾性材料よりも硬質であるフッ素樹脂から形成されている。その結果、フッ素樹脂は、ゴム等と比較すると、耐薬品性に優れるため、より多くの種類の流体に対してバルブ１を利用することができる。さらに、フッ素樹脂は、ゴム等の軟質の弾性材料よりも硬質であることから耐圧性に優れるため、弁体１１の内部空間により高圧で流体を流通させることができる。

（２） また、第一の実施形態では、弁体１１を捩ると、弁体１１の壁部１３、特に折り目１７の谷折り部分１７Ｖが、弁体１１の内部空間、つまり流路に向かって突出することによって、流路の開口面積を小さくすることができる。これにより、開弁時には大きな開口面積を確保しつつ、弁体１１の内部空間に対して、特許文献２に記載の発明のように中子やスペーサ等の弁体１１とは別の物体を介在させることなく、弁の開度を小さくすることができる。その結果、第一の実施形態に係るバルブでは、大きな流量を確保することができ、さらに圧力損失を抑制することができる。

（３） さらに、第一の実施形態では、弁体１１の壁部１３に薄肉部である複数の溝１５が形成されており、弁体１１を捩ったときに、折り目１７が各溝１５に沿って形成される。その結果、弁体１１の変形が比較的容易な薄肉部分において起こるので、弁体１１が破損することが抑制される。

（４） また、第一の実施形態では、弁体１１の周方向に縦溝１５Ｌ及び傾斜溝１５Ｉが交互にジグザグ状に配置されている。これにより、上述のように、弁体１１を捩ったときに、各溝１５に沿って折り目１７が形成されて、傾斜溝１５Ｉに沿って谷折り部分１７Ｖと、縦溝１５Ｌに沿って山折り部分１７Ｍとが、弁体１１の周方向に交互に形成される。その結果、比較的小さな力で弁体１１を捩ることができ、さらに弁体１１の捩った後の形状が想定し易いので、閉弁時の流路の開口面積を所望の大きさに容易に調節することができる。

（５） さらに、第一の実施形態では、壁部１３に形成されている複数の溝１５は、図５に示されているように、弁体１１の周方向に所定のピッチＬｐで繰り返し形成されている。それにより、弁体１１を捩ったときの形状も弁体１１の周方向に周期的なものとなり、ひいては弁体１１の捩ったときの形状が想定し易くなる。その結果、閉弁時の流路の開口面積を所望の大きさに容易に調節することができる。

（６） また、第一の実施形態では、複数の溝１５の一端１５Ｅ１及び他端１５Ｅ２はそれぞれ、弁体１１の同一の周上に配置されている。これにより、弁体１１の長手方向において各折り目１７の始点及び終点が揃うため、弁体１１の捩った後の形状が想定し易くなる。その結果、閉弁時の流路の開口面積を所望の大きさに容易に調節することができる。

（７）さらに、第一の実施形態では、複数の溝１５は、弁体１１の周方向に隣接する溝と端部で接続して、全体として１つの溝を形成している。つまり、複数の溝１５の溝の１つの溝の端部１５Ｅが、隣接する溝１５の端部１５Ｅと接続している。その結果、溝１５の端部１５Ｅにおいて壁部１３が変形し易くなることによって、弁体１１を容易に捩ることができる。

（８）また、第一の実施形態では、複数の溝１５は、壁部１３の外周面のみに形成されている。その結果、弁体１１の壁部１３に溝１５を形成することが容易になる。特に、壁部１３に溝１５を切削加工で形成する場合は、外周面は内周面よりも加工し易く、複雑な形状についても容易に形成することができる。また、壁部１３の内周面に溝１５を形成すると、弁体１１を捩ったときに、溝１５によって隙間が形成されることにより、バルブ１の流路を完全に遮断にすることが困難となる。しかしながら、第一の実施形態では、壁部１３の内周面に溝がないことから溝による隙間が形成されず、閉弁時に当該隙間から流体が流通することもないので、バルブ１の流路を遮断することが容易になる。さらに、当該溝による隙間に汚れが溜まり流路内で微生物が発生することも抑制されるので、流路内の清潔さを維持することができる。

第一の実施形態では、弁体１１はフッ素樹脂から形成されているが、本発明はこれに限定されない。弁体１１の材料は、捩り装置２１による繰り返しの変形に耐えることができ、かつ複数の溝１５以外の部分で一定の形状を保持できるものであれば、どのようなものであってもよい。例えば、弁体１１の材料には、ゴムやホース、チューブなどの軟質の配管部材に用いられる軟質ポリ塩化ビニル等の弾性を有する軟質の樹脂、パイプやバルブなどの硬質の配管部材に用いられる硬質ポリ塩化ビニル等の硬質の樹脂、金属、形状記憶材料等を使用することができる。また、ゴムや軟質ポリ塩化ビニル等の軟質な弾性材料よりも硬質である、硬質ポリ塩化ビニルなどの硬質の樹脂、金属等の硬質材料から弁体１１が形成されていると、耐圧性に優れるため、弁体の内部空間により高圧で流体を流通させることができるので好ましい。弁体１１に使用する樹脂材料の具体的な例としては、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオロライドなどのフッ素樹脂等が挙げられる。また、弁体１１に使用する金属材料の具体的な例としては、鉄、ステンレス、チタン、形状記憶合金等が挙げられる。さらに、金属に関しては、通常の金属の弾性域を越えて伸長させた場合においても塑性変形しない、Ｎｉ−Ｔｉ系合金、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｆｅ系合金、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｕ系合金、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｒ系合金等の超弾性合金を使用することができる。超弾性合金製の弁体１１は、より小さな力で捩ることができ、さらに弁体１１を捩ったときに元の形状に復元する力が働くので、バルブ１を閉弁及び開弁するための駆動力を小さく設定することができるので好ましい。

また、第一の実施形態では、弁体１１は円筒管形状であるが、弁体１１の断面形状は、弁体１１を所望の回転量だけ捩ることができるものであれば、六角形や八角形等の多角形であってもよいし、その他の形状であってもよい。

第一の実施形態では、複数の溝１５は、弁体１１の周方向にジグザグに配置されているが、本発明はこれに限定されない。例えば、溝１５はそれぞれ、平行に延在するものであってもよい。

また、第一の実施形態では、弁体１１を捩ったときに、弁体１１の壁部１３に形成される折り目１７について、谷折り部分１７Ｖと山折り部分１７Ｍとが周方向に交互に形成されるが、本発明はこれに限定されない。折り目１７について、谷折り部分１７Ｖ及び／又は山折り部分１７Ｍが、弁体１１の周方向に２つ以上続けて形成されるように、複数の溝１５が構成されていてもよい。

さらに、第一の実施形態では、複数の溝１５は、弁体１１の周方向に所定のピッチＬｐで繰り返し形成されているが、本発明はこれに限定されない。各溝１５の配置位置や形状、長さ及び溝１５同士の間隔等は、バルブ１の開度が所望のように設定されるように、弁体１１を適切な回転量だけ捩ることができるのであればどのように構成してもよい。

さらに、各溝１５の断面形状、深さ、幅等の断面形状についても、本発明の課題を解決できるように、弁体１１の強度や壁部１３の変形し易さ等を考慮して、任意に設計することができる。ここで、各溝１５の断面形状については、具体的には、コの字型、Ｕ字形、Ｖ字形等の形状にしてもよく、単なる切り込みにしてもよい。しかしながら、弁体１１を捩って壁部１３に折り目１７を形成するときに、壁部１３の肉厚が最小になる箇所が断面において１箇所に限定されると、弁体１１に折り目１７を付け易いことから、当該断面形状はＶ字形及びＵ字形が好ましい。さらに、折り目１７の谷折り部分１７Ｖにおいて、溝１５の壁面同士が干渉しないように、各溝１５の幅を設定することが好ましく、この理由から、当該断面形状はＶ字形であることがさらに好ましい。また、各溝１５は、弁体１１を捩ったときに壁部１３が弁体１１のより内側に突出する部分に向かって漸次深くなるように形成されると、変形の大きい壁部１３の部分が肉薄になることによって、より変形し易くなるので好ましい。

さらに、第一の実施形態では、複数の溝１５は全てが端部１５Ｅにおいて接続しており、１つの溝を形成しているが、本発明はこれに限定されない。弁体１１を所望の回転量だけ捩ることができるのであれば、一部の溝が接続されていなくてもよいし、全ての溝が接続されておらず、独立して形成されていてもよい。

また、第一の実施形態では、弁体１１は、フッ素樹脂の棒材を円筒管に加工した上で、外周面に複数の溝１５を切削して形成することによって作製されたものであるが、本発明はこれに限定されない。例えば、弁体１１は、射出成形やブロー成形等の公知の方法によって、所望の形状に作製することができる。

さらに、捩り装置２１には、公知の駆動機構を使用することができ、例えば、継手Ｊにレバーを取り付けて、当該レバーを弁体１１の長手方向軸線回りに、手動で、あるいはマニピュレータ等の装置によって駆動させる等の機構を用いてもよい。

（第一の実施形態の変形例）
図７Ａは、第一の実施形態の変形例に係るバルブ１の弁体１１の周方向展開図を示す。当該変形例では、第一の実施形態に係るバルブ１の弁体１１に形成されている複数の溝１５に加えて、弁体１１の長手方向中心部に、弁体１１の周方向に連続的に延びる周方向溝１５Ｃが形成されている。この変形例では、捩ることによって最も変形する弁体１１の長手方向中心部が、周方向溝１５Ｃによって肉薄になっているので、より小さな力で弁体１１を捩ることができるので好ましい。

図７Ｂは、第一の実施形態の別の変形例に係るバルブ１の弁体１１の周方向展開図を示す。当該別の変形例では、溝１５が弁体１１の長手方向中心線Ｌｃ対称に配置されているので、弁体１１を時計回り及び反時計回りのどちらに捩っても同じ変形をする。その結果、弁体１１の取り付け方向に制限がないので、バルブ１の施工性が向上する。

（第二の実施形態）
これより、図８〜１０を参照しつつ、本発明の第二の実施形態に係るバルブについて説明する。なお、第二の実施形態については、第一の実施形態との差異点を主に説明する。また、第一の実施形態における第二の実施形態との差異点以外の構成要素は、第二の実施形態に適用可能であり、当業者は自明の範囲内でこれら構成要素を任意に組み合わせることができる。

第二の実施形態では、図１０に示すように、弁体１１の壁部１３に形成されている縦溝１５Ｌ同士の間隔が一定ではなく、弁体１１の周方向に隣接する縦溝１５Ｌは、２つの間隔Ｌ１、Ｌ２（Ｌ１＜Ｌ２）を交互に空けて配置されている。

第一の実施形態と同様に、弁体１１は、開弁状態である図８の状態から、捩り装置２１により弁体１１を捩じることによって、図９に示す閉弁状態にすることができ、このとき、壁部１３には、第一の実施形態と同様に、傾斜溝１５Ｉに沿って形成される谷折り部分１７Ｖと、縦溝１５Ｌに沿って形成される山折り部分１７Ｍとによって構成される折り目１７が形成される。図９に示されているように、第二の実施形態に係るバルブ１の閉弁状態では、流路の開口面積が第一の実施形態よりも小さくなり、ひいてはバルブ１の開度をより絞ることができる。これは、大きい間隔Ｌ２によって隔てられている縦溝１５Ｌ同士の間に形成されている傾斜溝１５Ｉに沿って形成された谷折り部分１７Ｖが、より流路の内側まで突出することに起因する。

（第三の実施形態）
これより、図１１を参照しつつ、本発明の第三の実施形態に係るバルブについて説明する。なお、第三の実施形態については、第一の実施形態との差異点を主に説明する。また、第一の実施形態における第三の実施形態との差異点以外の構成要素は、第一の実施形態に適用可能であり、当業者は自明の範囲内でこれら構成要素を任意に組み合わせることができる。

第三の実施形態では、図１１に示すように、弁体１１の壁部１３の内周面であって、弁体１１の長手方向略中央部分に、エラストマー３１が被覆されている。弁体１１の長手方向略中央部分は、弁体１１を捩ったときに、流路の開口面積が最小になる箇所である（図４）。また、図１１の断面図に記載されているように、エラストマー３１は、弁体１１の周方向に間欠的に、折り目１７の谷折り部分１７Ｖに相当する位置に設けられている。

第一の実施形態に係るバルブ１では、図４の側面図に示されているように閉弁時でも流路には一定の開口面積が維持されており、流路は完全に遮断されていない。これに対して、第三の実施形態に係るバルブ１では、弁体１１を捩ってバルブ１を閉弁させたときに、エラストマー３１同士が当接して変形することによって、閉弁時に流路の開口面積をより小さくすることができ、さらに流路を遮断することも可能である。

なお上述のように、エラストマー３１が被覆されていなくても、溝１５の間隔等を調整することによって、閉弁時に流路を遮断することもできる。しかしながら、弁体１１の材料がフッ素樹脂等の一定の硬さを有するなどバルブ１の構成条件によっては、壁部１３同士の隙間から流体が流通してしまい、流路における液体の流通を遮断できない場合がある。このように、弁体１１の材質に一定の硬さを有する材料を使用している場合は、第三の実施形態に係るバルブ１のように、エラストマー３１を弁体１１の内周面に被覆することによって、流路を遮断し易くなるので特に好ましい。

エラストマー３１の材料には、パーフロロエラストマー、フッ素ゴム、シリコンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、スチレンブタジエンゴム等を用いることができる。

（第三の実施形態の変形例）
図１２〜１４は、第三の実施形態の変形例に係るバルブ１の弁体１１を示す。これらのバルブ１では、図１２及び１３に示すように弁体１１の内周面の全体に、あるいは図１４に示すように壁部１３の内周面の全体ではなく、少なくとも複数の溝１５が形成されている領域に、エラストマー３１が被覆されている。第三の実施形態の変形例では、開口面積が最小になる箇所に関わらず、確実に流路における開口面積を小さくすることができ、さらに液体の流通を遮断することも可能になるので好ましい。

なお、エラストマー３１を弁体１１の壁部１３の内周面に被覆する方法としては、図１１及び図１２に示すバルブ１のように接着してもよいし、図１３及び図１４に示すバルブ１のように、嵌合部３３において、継手Ｊ又は壁部１３の内周面に対して嵌合させて固定してもよい。

なお、上記実施形態の構成要素を任意に組み合わせてバルブを構成してもよい。すなわち、本発明の特徴および機能を実現できる限り、本発明は上記実施形態のバルブに限定されない。

１ バルブ
１１ 弁体
１３ 壁部
１５ 溝
１７ 折り目
２１ 捩り装置
３１ エラストマー

Claims (16)

1. 可撓性材料から形成されている管形状の弁体を備えるバルブであって、
   前記弁体を長手方向軸線回りに捩る捩り装置を備えており、
   前記管形状の両端が開放されており、前記弁体の内部空間には前記弁体とは別の物体が存在せず、前記内部空間の全体が流路として用いられ、
   前記弁体の壁部に複数の溝が形成されており、
   前記捩り装置により前記弁体を捩ると、前記壁部に前記複数の溝に沿って折り目が形成されて、前記壁部が前記流路に向かって突出することによって、前記流路の開口面積が小さくなって、前記バルブの開度が絞られる、
   バルブ。
2. 前記複数の溝が、前記弁体の周方向にジグザグに配置されている、
   請求項１に記載のバルブ。
3. 前記弁体を長手方向軸線回りに捩ることによって前記壁部に前記折り目が形成されたときに、前記折り目において、前記弁体の内側に向かって突出する谷折り部分と、前記弁体の外側に向かって突出する山折り部分とが前記弁体の周方向に交互に形成されるように、前記複数の溝が構成されている、
   請求項１又は２に記載のバルブ。
4. 前記複数の溝が、前記弁体の周方向に所定のピッチで繰り返し形成されている、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載のバルブ。
5. 前記弁体に形成されている全ての前記複数の溝の一端及び他端がそれぞれ、前記弁体の同一の周上に配置されている、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載のバルブ。
6. 前記複数の溝の１つの溝の端部が別の溝の端部と接続している、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載のバルブ。
7. 前記複数の溝の全てが接続しており、１つの溝を形成している、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載のバルブ。
8. 前記複数の溝が、前記壁部の外周面のみに形成されている、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載のバルブ。
9. 前記複数の溝はそれぞれ、直線状に形成されており、前記弁体の長手方向に延びている複数の縦溝と、２つの前記縦溝同士の間において、一方の縦溝の一方の端部から他方の縦溝の他方の端部まで、前記弁体の長手方向に対して傾斜して延びている傾斜溝とを含む、
   請求項１〜８のいずれか１項に記載のバルブ。
10. 前記弁体の周方向において、互いに隣接する前記縦溝同士の間隔が一定である、
    請求項９に記載のバルブ。
11. 前記弁体の周方向において、互いに隣接する前記縦溝同士が、それぞれが所定の長さである２つの間隔を交互に空けて配置されている、
    請求項９に記載のバルブ。
12. 前記壁部の内周面であって、前記弁体を長手方向軸線回りに捩ったときに前記流路の開口面積が最小になる箇所にエラストマーが被覆されている、
    請求項１〜１１のいずれか１項に記載のバルブ。
13. 前記壁部の内周面であって、前記複数の溝が形成されている領域にエラストマーが被覆されている、
    請求項１〜１１のいずれか１項に記載のバルブ。
14. 前記弁体が硬質材料から形成されている、
    請求項１〜１３のいずれか１項に記載のバルブ。
15. 前記弁体がフッ素樹脂製である、
    請求項１〜１３のいずれか１項に記載のバルブ。
16. 前記弁体が超弾性合金製である、
    請求項１〜１３のいずれか１項に記載のバルブ。

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