JP2019066015A

JP2019066015A - 弁

Info

Publication number: JP2019066015A
Application number: JP2017194421A
Authority: JP
Inventors: 和也世良; Kazuya Sera; 敏治萩原; Toshiharu Hagiwara; 幸伸岩崎; Yukinobu Iwasaki
Original assignee: Sr Eng Co Ltd; SR Engineering Co Ltd
Current assignee: Sr Eng Co Ltd; SR Engineering Co Ltd
Priority date: 2017-10-04
Filing date: 2017-10-04
Publication date: 2019-04-25
Anticipated expiration: 2037-10-04
Also published as: JP6359745B1

Abstract

【課題】高圧流体を使用する場合でも、弁のシート性や軸の摺動性及びシール性を良好にする。【解決手段】弁ハウジング６内の上端と下端との間にある軸通路１６に沿って分割軸部材１８、２０からなる軸が配置されている。弁体２６が流路１２、１４間に位置して分割軸部材１８に設けられている。分割軸部材１８、２０は、Ｔ溝４６とＴ字状部４８とで結合され、この結合は、分割軸部材１８、２０同士の傾き及び半径方向への移動を許容する。軸部材１８に案内部材３４が、軸部材２０に案内部材５０が設けられ、案内部材３４に弁体２６に対する弁座４２が一体に形成されている。軸分割部材１８の円筒状部３２はシール部材３８ａ、３８ｂでシールされ、軸分割部材２０の円筒状部２０ａはシール部材５２ａ、５２ｂでシールされている。円筒状部３２と円筒状部２０ａとの径及び弁座４２の内径は、ほぼ同じに形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、弁体が設けられた軸を進退させて、前記弁体を弁座に着座及び離座させる弁に関し、特に、前記軸の構成に関する。

従来、上記のような弁としては、例えば特許文献１に開示されているようなものがある。特許文献１の技術によれば、弁本体部内の上下方向に沿う軸通路に軸が配置されている。軸通路の上部は軸の直径よりも直径方向に拡大されており、このアダプター収容部に配置されたアダプターが軸の直径にほぼ一致する直径を有する孔を有し、この孔内に軸の上部が挿入されて上下方向に案内される。軸の下部は、弁本体の下部にある軸の直径とほぼ同じ直径を有する軸通路部分（下部孔）に挿入されて、上下方向に案内される。弁本体部における軸通路の左右両側に、軸通路と離れて流体の流入口と流出口が設けられている。流入口は、これに対応して本体部内に設けた流入口側流路によって軸通路に繋がれ流出口も、これに対応して本体部に設けた流出口側流路によって軸通路に繋がれている。流入口側流路及び流出口側流路間に位置するように、軸通路に設けた弁座保持部に弁座が配置され、前記軸の進退に応じて、弁座に着座及び離座する弁体が軸に設けられている。弁体の上下両側の軸部分それぞれに、オーリングを有する受圧部を設け、一方の受圧部のオーリングを軸の下部が挿通されている軸通路部分に圧接させ、他方の受圧部のオーリングをアダプターの孔に圧接させ、受圧部の外径と弁座の内径とをほぼ等しくさせている。

特開平９−１００９４１号公報

特許文献１の技術によれば、上述したように軸の両端部に受圧部を設け、受圧部の外径と弁座の内径とをほぼ一致するように構成しているので、流路を流れる流体が高圧であっても、その圧力による軸の上方向にかかる力と、軸の下方向にかかる力とが互いに相殺されることによって、軸線方向の上下いずれか一方に偏った力が作用することが軽減される。しかし、特許文献１の技術によれば、軸は１本で構成されており、その上部がアダプターによって案内され、下部が軸通路の下部（下部孔）によって案内され、かつ弁座が軸通路の弁座保持部に保持されることによって軸のアダプターや軸通路の下部孔とは独立した構成である。そのため軸のアダプターの中心軸と軸通路の下部孔の中心軸と弁座の中心軸の３つの中心軸を一致させる必要があり、また、軸も軸の両端と、弁体の中心軸を一致させる必要がある。特に、使用される流体の圧力が高い場合は、本体のアダプター収容部内径、アダプターの外径と内径、本体下部の下部孔の中心軸を高精度に一致させる必要があり、さらに弁座部品の外径、内径の中心軸も高精度に一致させる必要がある。軸の両端部と弁座の中心軸に傾き、ズレがあるなど精度が低い場合、軸の両端を支持された状態で弁体を弁座に完全に着座させるのは困難である。弁体及び弁座が金属製の場合は、例えば弁座及び弁体の一方または双方がゴムや樹脂等の弾性体でできている場合に比べ変形が少ないので特に高精度が必要になるが困難である。また、軸の両端の中心軸がずれている場合は、軸の摺動抵抗も大きくなり、またシール性も良くない。

本発明は、高圧流体を使用する場合でも、軸の両側の一方に偏って流体圧による力が作用することを防止したうえで、弁体の弁座に対するシート性が良好で、軸の摺動性及びシール性も良好な弁を提供することを目的とする。

本発明の一態様の弁は、弁本体部を有し、この弁本体部の一端部と他端部との間に形成された軸通路に、軸が配置されている。軸は、一端部の側と他端部の側とでシール部材によってそれぞれシールされている。シール部材は、弁本体部側に設けることもできるし、軸側に設けることもできる。弁本体部における軸通路から離れたそれぞれの位置に少なくとも２つのポートが設けられている。これら２つのポートは、弁本体部の外界にそれぞれが連通している。少なくとも２つのポートは、例えば流体の流入口及び流出口である。前記少なくとも２つの流体のポートを軸通路と連通するように、本体部内に少なくとも２つの流路が設けられている。軸通路における前記少なくとも２つの流路間に少なくとも１つの弁座が設けられている。軸に設けられた少なくとも１つの弁体が、前記軸の進退に応じて、前記少なくとも１つの弁座に着座及び離座する。少なくとも１つの弁体は、一端部の側と他端部の側とのシール部材の間に設けられている。前記一端部の側と前記他端部の側とのシール部材によってそれぞれシールされている前記軸の部分の径と、前記弁座の内径とがほぼ等しく形成されている。軸は、複数の分割軸部材によって構成され、複数の分割部材は、それぞれが軸通路内に前記軸通路に沿って連続的に位置し、分割軸部材同士の傾き及び軸の半径方向への移動の一方または双方を許容するように結合されている。さらに、複数の分割軸部材は、前記弁本体部内に前記複数の分割軸部材それぞれに対応して設けられた複数の案内部材によって案内されている。

このように構成された弁では、軸の両端部をシール部材でシールし、シール部材の間に少なくとも１つの弁体を設け、シール部材によってそれぞれシールされている前記軸の部分の径と前記弁座の内径とがほぼ等しく形成されているので、流体の圧力が高い場合でも、その圧力による軸の上方向にかかる力と、軸の下方向にかかる力とが互いに相殺されることによって、軸線方向の上下いずれか一方に偏った力が作用することが軽減される。その上、軸を構成する複数の分割軸部材は、それぞれに設けられた案内部材によって案内されるので、各分割軸部材と対応する案内部材との軸線を一致させられる。しかも、分割軸部材は、分割軸部材同士の傾き及び軸の半径方向に移動の一方または双方を許容するように結合されている。従って、分割軸部材同士の傾きを許容するように両者を結合した場合、弁体が設けられた分割軸部材と結合されている分割軸部材を、弁本体部に配置したとき、仮に傾いていたとしても、弁体が設けられた分割軸部材をその中心軸付近で下方に、傾いている分割軸部材が押すので、弁体が設けられている分割軸部材を傾けること無く、弁体が弁座に確実に着座する。軸の半径方向に移動を許容するように結合した場合、分割軸部材間の中心軸にずれが生じても、そのずれは、半径方向の移動によって吸収される。分割軸部材同士の傾き及び軸の半径方向に移動の双方を許容するように結合されている場合には、分割軸部材の中心軸間のずれを吸収できる上に、弁体を弁座に確実に着座させることができる。従って、本発明の弁によれば、軸線方向の上下いずれか一方に偏った力が作用することが軽減される上に、弁体の弁座に対するシート性が向上するし、軸の摺動性やシール性も向上させることができる。

前記少なくとも１つの弁体が設けられた前記分割軸部材と、前記少なくとも１つの弁体とを一体に形成し、前記複数の案内部材のうち、前記弁体が設けられた前記分割軸部材に対応するものに、前記弁座を一体に設けることもできる。このように構成すると、弁体が設けられた分割軸部材と弁体とは、一体に形成され、同時加工可能であるので、両者の中心軸は一致させられる。また弁座が設けられた案内部材と弁座とも、一体に形成され、同時加工可能であるので、両者の中心軸は一致させられる。このような弁座が一体に設けられた案内部材に、弁体が一体に設けられた分割軸部材を挿通しているので、弁座の中心軸と、弁体の中心軸とにずれが無いので、シート性がさらに良好になる。

前記弁体が設けられている前記分割軸部材は、前記弁本体部の他端部付近に端部があるものとすることができる。前記弁体が設けられている前記分割軸部材は、その移動が前記弁本体部の外部から検出可能に構成されている。このように構成すると、弁体が弁座から離座していることや、離座した距離を精度良く検出することができ、例えば流量制御に使用することもできる。

さらに、前記弁体が設けられている前記分割軸部材は、前記弁本体部の外部に突出する検出体を有するものに構成することもできる。即ち、弁体が設けられた分割軸部材に検出体を一体に形成することもできるし、分割軸部材と別個に形成した検出体を、弁体が設けられた分割軸部材に取り付けることもできる。このように構成すると、検出体が検出手段を直接に駆動するタイプの検出手段でも、検出体が検出手段の近傍に位置したものが離れたり、近づいたりしたことを検出するタイプの検出手段のいずれでも、使用することができる。

以上のように、本発明の弁では、高圧流体を使用する場合でも、軸の両側の一方に偏って流体圧による力が作用することを防止したうえで、弁体の弁座に対するシート性が良好で、軸の摺動性及びシール性も良好である。

本発明の第１の実施形態の開閉弁の縦断正面図である。図１の一部の拡大図である。本発明の第２の実施形態の開閉弁の一部の拡大図である。本発明の第３の実施形態の開閉弁の一部の拡大図である。

本発明の第１の実施形態の弁は、開閉弁に本発明を実施したもので、高圧流体、例えば高圧気体、具体的には水素ガスを流通、遮断するために配管中に配置される。

この開閉弁は、図１に示すように、弁部２と駆動部４とからなる。弁部２は、弁本体部、例えば弁ハウジング６を有している。弁ハウジング６は、概略筒状に形成され、上下方向の中央の周囲に外方に膨出した膨出部６ａを有し、その膨出部６ａの上下方向の異なる位置に、例えば弁ハウジング６の一端、例えば下端側に水素ガスのポート８が、弁ハウジング６の他端、例えば上端側に水素ガスのポート１０が、それぞれ内部に向かって水平に形成されている。ポート８は、例えば図1における弁ハウジング６の左側に、ポート１０は、弁ハウジング６の右側に、それぞれ位置している。これらポート８及びポート１０それぞれに連なって弁本体部２の中央に向かって水平に流路１２、１４が形成されている。これら流路１２、１４の内奥端は、軸通路１６に連通している。従って、ポート８、１０は、流路１２、１４及び軸通路１６を介して通じている。軸通路１６は、弁ハウジング６の一端と他端とを繋ぐ直線、例えば上下方向の中心軸線上に直線状に形成されている。軸通路１６は、上下両端それぞれで半径方向に拡大され、かつ開口している。

この軸通路１６内に、その長さ方向、例えば上下方向に沿って軸が配置されている。軸は、金属製で、複数、例えば２本の分割軸部材１８、２０によって構成されている。

下側分割軸部材１８は、弁ハウジング６の下側の弁ハウジング６の下端付近から弁ハウジング６の中間付近まで位置している。下側分割軸部材１８の上端部には頭部２２が形成され、頭部２２は、流路１４より幾分上部に位置し、頭部２２の下側に、頭部２２より細径の首部２４が形成され、首部２４の下端の全域に弁体２６が一体に形成されている。

下側分割軸部材１８の弁体２６、円筒状部２８及び円筒状部３２を覆うように軸通路１６内には下側案内部材３４が配置されている。下側案内部材３４はその下部の外方が、弁ハウジング６の下端の開口に取り付けられた蓋部材３６に支持されている。即ち、蓋部材３６の上下方向の中心軸線上に形成された支持孔３７に挿通されて、支持されている。下側分割軸部材１８の円筒状部３２は、下側案内部材３４の下部から蓋部材３６内に進入している。下側案内部材３４は、その下部に下側分割軸部材１８の円筒状部３２とほぼ同一径の孔３５を中心に有し、その孔３５に円筒状部３２が挿通されている。下側案内部材３４の下端には、円筒状部３２と蓋部材３６の支持孔３７との間に位置するようにシール部材３８ａが配置され、その下側にスリーブ３９が円筒状部３２と蓋部材３６の支持孔３７との間に位置するように配置され、スリーブ３９の更に下側に、円筒状部３２と蓋部材３８の支持孔３７との間に位置するようにシール部材３８ｂが配置されている。蓋部材３６の外周と軸通路１６の拡大部の内周との間にシール部材４０が設けられている。下側案内部材３４の下部の孔３５の周面に円筒状部３２の外周面が接触し、下側分割軸部材１８がその長さ方向に摺動する際に案内される。従って、下側分割軸部材１８と下側案内部材３４との中心軸は一致し、下側分割軸部材１８の摺動性及びシール性は、良好である。

下側案内部材３４の上端部は、流路１２、１４の間にあり、そこには弁体２６が着座可能に弁座４２が、下側案内部材３４と一体に形成されている。下側案内部材３４と弁座４２とは金属の同時加工によって形成されており、両者の中心軸は一致している。また、弁座４２の内径、例えば図２に示す弁座４２の小径Ｄは、円筒状部３２とほぼ同じに形成されている。

弁体２６が弁座４２に着座している状態で、下側案内部材３４の内外に貫通した貫通孔４４を通じて、流路１２が下側第１案内部材３４の内部の細径の円筒状部２８の付近に連通している。

下側分割軸部材１８の上部にある頭部２２と首部２４との境界付近の軸通路１６に流路１４が通じており、弁体２６が弁座４２に着座している状態から、下側分割軸部材１８が弁ハウジング６の上端側に摺動すると弁体２６が弁座４２から離座し、通路１２、１４が通じ、例えばポート８が流入口、ポート１０が流出口とすると、ポート８に供給された高圧流体がポート１０から外部に流出する。

下側分割軸部材１８の頭部２２は、上側の分割軸部材２０とＴ溝結合されている。そのため、頭部２２には、図２に拡大して示すようにＴ溝４６が形成されている。Ｔ溝４６は、軸通路１６の中心と同心の水平溝部４６ａと、この水平溝部４６ａの中心に位置し、頭部２２の上端まで垂直に伸びた垂直溝部４６ｂとを有し、これら水平溝部４６ａと垂直溝部４６ｂとの側方に形成された開放部４６ｃとを有している。

このＴ溝４６に挿入されるＴ字状部４８が後述する上側分割軸部材２０の円筒状部２０ａの下端に形成されている。Ｔ字状部４８は、図２に拡大して示すように垂直溝部４６ｂに挿入される垂直部４８ａを上側分割軸部材２０の円筒状部２０ａの下端に有し、垂直部４８ａの下端に、水平溝部４６ａに挿入される水平部４８ｂを有している。水平部４８ｂの下面４８ｃは、下側分割軸部材１８側に凸である球面に形成され、水平溝部４６ａの平面である底４６ｄに球面接触している。そして、垂直部４８ａの幅寸法（径方向）は、垂直溝部４６ｂの幅寸法より若干小さく、水平部４８ｂの幅寸法は水平溝部４６ａの幅寸法より若干小さく、かつ水平部４８ｂの厚さ寸法(上下方向の長さ)は、水平溝部４６ａの厚さ寸法よりも若干小さく形成されているので、Ｔ字状部４８とＴ溝４６との間には隙間がある。Ｔ溝４６とＴ字状部４８とは、球面接触し、かつ隙間が両者の間にあるので、Ｔ溝４６とＴ字状部４８とは、下側分割軸部材１８及び上側分割軸部材２０同士の傾きを許容するように結合されている。従って、仮に、上側分割軸部材２０が傾いて配置されていたとしても、下側分割軸部材１８をその中心軸付近で下方に押すので、下側分割軸部材１８を傾けること無く、下側分割軸部材１８に一体の弁体２６が弁座４２に確実に着座する。

Ｔ溝４６とＴ字状部４８とは、下側分割軸部材１８及び上側分割軸部材２０の半径方向への移動が許容されるようにも結合されている。上述したように垂直部４８ａの幅寸法は、垂直溝部４６ｂの幅寸法より若干小さく、水平部４８ｂの幅寸法は水平溝部４６ａの幅寸法より若干小さく、かつ水平部４８ｂの厚さ寸法は、水平溝部４６ａの厚さ寸法よりも若干小さく形成されている。従って、上側分割軸部材２０は、上側分割軸部材２０の半径方向及び厚さ方向に若干移動することができる程度にＴ溝４６とＴ字状部４８とによって拘束されている。しかし、上側分割軸部材２０の厚さ方向の移動の程度が上側分割軸部材２０の半径方向の移動の程度よりも小さくなるように、垂直溝部４６ｂと垂直部４８ａとの上側分割軸部材２０の厚さ寸法及び半径方向の寸法と、水平溝部４６ａと水平部４８ｂとの上側分割軸部材２０の厚さ寸法及び半径方向の寸法とが定められている。このように、Ｔ溝４６とＴ字状部４８とは、下側分割軸部材１８及び上側分割軸部材２０の半径方向への移動が許容されるように結合されているので、仮に上側分割軸部材２０と下側分割軸部材１８との中心軸のずれが生じたとしても、そのずれが吸収される。

下側分割軸部材１８の上端に下端が結合されている上側分割軸部材２０の上端は、弁ハウジング６の上端よりも幾分突出している。上側分割軸部材２０は、軸通路１６の上部の拡大部に設けられた上側案内部材５０によって上下方向に案内される。即ち、上側分割軸部材２０の上端と下端との間にある円筒状部２０ａが挿通可能な孔５１が、上側案内部５０の中央に上下方向に沿って形成され、この孔に円筒状部２０ａが挿通されている。円筒状部２０ａと孔５１との間には、上側案内部材５０が有するシール部材５２ａ、５２ｂが、円筒状部２０ａの上下方向に間隔をおいて配置され、その内周面が円筒状部２０ａの周面と接触して案内している。上側のシール部材５２aの上側に、上側案内部材５０が有するスリーブ５３ａが設けられ、シール部材５２ａ、５２ｂの間に、上側案内部材５０が有するスリーブ５３ｂがシール部材５２ｂに対する受けとして設けられ、シール部材５２ｂの下側に、上側案内部材５０が有するスリーブ５３ｃが設けられている。これらスリーブ５３ａ、５３ｃの内周面も、円筒状部２０ａの周面と接触して案内している。また案内部材５０の外周面と軸通路１６の内周面との間にもシール部材５４が配置されている。従って、上側分割軸部材２０と上側案内部材５０との中心軸は一致し、上側分割軸部材２０の摺動性及びシール性は良好である。

このように、下側案内部部材３４と下側分割軸部材１８との中心軸を一致させ、上側案内部材５０と上側分割軸部材２０との中心軸を一致させたうえに、下側分割軸部材１８と上側分割軸部材２０とは、下側分割軸部材１８及び上側分割軸部材２０同士の傾き及び下側分割軸部材１８及び上側分割軸部材２０の半径方向への移動をそれぞれ許容するように結合しているので、下側分割軸部材１８及び上側分割軸部材２０からなる軸全体としても、摺動性及びシール性が良好である。

円筒状部２０ａの径は、下側分割軸部材１８の円筒状部３２の径とほぼ等しく形成されている。また、上述したように、弁座４２の内径図２に示す弁座４２の小径Ｄは、円筒状部３２とほぼ同じに形成されている。さらに、下側分割軸部材１８の下部である円筒状部３２は、シール部材３８ａ、３８ｂに接触しシールされ、上側分割軸部材２０の円筒状部２０ａは、シール部材５２ａ、５２ｂに接触しシールされている。そして、弁体２６は、これらシール部材３８ａ、３８ｂ、５２ａ、５２ｂの間に配置されている。

弁体２６が弁座４２に着座しているとき、ポート８からの高圧流体の圧力が、弁座４２に着座している弁体２６と、下側分割軸部材１８の円筒状部３２とにかかり、弁座４２に着座している弁体２６に圧力によって上方向に加わる力と、円筒状部３２に圧力によって下方向に加わる力とは、弁座４２の内径と円筒状部３２の径とがほぼ等しいので、互いに相殺され、圧力によって弁体２６を上側に押す力は大きく軽減される。弁体２６が弁座４２から離座したとき、下側分割軸部材１８の円筒状部３２と上側分割軸部材２０の円筒状部２０ａは、ほぼ同じ径であり、これらの部分に圧力がかかるので、それぞれ上下逆向きの力を受けて、これらの力が互いに相殺されることによって、下側分割軸部材１８及び上側分割軸部材２０がほぼ平衡状態に保たれ、流体流路を流れる流体が高圧の場合でも、その圧力が下側分割軸部材１８及び上側分割軸部材２０に対して、これらの軸線方向のうち上下いずれか一方向にのみ偏って作用することが軽減される。

１つの下側分割軸部材１８に１つの下側案内部材３４が設けられているので、下側分割軸部材１８と下側案内部材３４との中心軸は、高精度に合わせられる。同様に、１つの上側分割軸部材２０に１つの上側案内部材５０が設けられているので、上側分割軸部材２０と上側案内部材５０（詳細には、シール部材５２ａ、５２ｂ、スリーブ５３ａ、５３ｃ）との中心軸は、高精度に合わせられる。

さらに下側分割軸部材１８と上側分割軸部材２０とは、半径方向に移動が可能にＴ溝結合されているので、たとえ下側分割軸部材１８の中心軸と上側分割軸部材２０の中心軸線との間にずれがあっても、そのずれは、半径方向への移動によって吸収される。また、下側分割軸部材１８と上側分割軸部材２０とは球面接触しているので、下側分割軸部材１８、上側分割軸部材２０同士は傾き可能であり、下側分割軸部材１８の弁体２６を弁座４２に着座させる際に、上側分割軸部材２０が少し傾いていても、上側分割軸部材２０が、下側分割軸部材１８をその中心軸付近で下方に押すので、下側分割軸部材１８を傾けること無く、弁体２６が弁座４２に確実に着座する。そのうえ、下側案内部材３４に同時金属加工によって弁座４２が形成されているので、下側案内部材３４の中心軸線と弁座４２の中心軸線とのずれは無い。

そして、弁体２６が設けられた下側分割軸部材１８と弁体２６とは、一体に形成され、同時機械加工可能であるので、両者の中心軸は一致している。また弁座４２が設けられた下側案内部材３４と弁座４２とも、一体に形成され、同時機械加工可能であるので、両者の中心軸は一致している。このような弁座４２が一体に設けられた下側案内部材３４に、弁体２６が一体に設けられた下側分割軸部材１８を挿通しているので、弁座４２の中心軸と、弁体２６の中心軸とにずれが無く、シート性がさらに良好になる。

弁ハウジング６の上端には、上述した駆動部４が設けられている。駆動部４は、弁ハウジング６にねじ結合されている結合板５５と結合されている。駆動部４の構成は、例えば特許第６０５９３９１号に開示されているアクチュエータとほぼ同一の構造で、駆動部ハウジング５６と駆動部カバー５８とを有し、これらの内部にシリンダ６０が形成されている。このシリンダ６０内にピストン６２が、上下方向に摺動可能に配置され、ばね６４によって下側、即ち弁本体２側に押圧されている。ピストン６２には、シリンダ６０から、駆動部ハウジング５６の下部に形成した軸結合室６６内に突出した結合軸６８が形成されている。この結合軸６８は、分割軸部材１８、２０とほぼ同軸に配置されている。軸結合室６６とシリンダ６０との境界の壁が結合軸６８の案内部材として機能する。

軸結合室６６内において、結合軸６８は、上側分割軸部材２０とＴ溝結合されている。そのため、上側分割軸部材２０の上端にはＴ字状部７０が形成され、結合軸６８の下端には、Ｔ溝７２が形成されている。なお、Ｔ字状部７０とＴ溝部７２とは、下側分割軸部材１８と上側分割軸部材２０との結合と同様に、長さ方向の移動の程度が半径方向の移動の程度よりも小さくなるように長さ寸法及び半径方向の寸法が定められている。また、ピストン６２の上側の中央には、駆動検出用の円筒状のインジケータ７３が、駆動部カバー５８から突出可能に設けられており、駆動部４が動作した時、インジケータ７３は、駆動部カバー５８から突出し、駆動部４が動作を停止した時、駆動部カバー５８内に後退する。

シリンダ６０のピストン６２を挟んでばね６４とは反対側には、駆動部ハウジング５６に形成した駆動流体供給部７４及び駆動流体通路７６を介して駆動流体の供給が可能で、駆動流体が供給されたとき、ピストン６２がばね６４の押圧力に抗しながら、上昇し、これにつれて、上側分割軸部材２０、下側分割軸部材１８が上昇し、弁体２６が弁座４２から離座し、流体ポート８側の高圧流体が、流体ポート１０から排出される。

上述したように、この開閉弁は、弁体２６が弁座４２に着座及び離座しているときのいずれにも、下側分割軸部材１８及び上側分割軸部材２０にこれらの軸線方向のうち上下いずれか一方向にのみ偏って流体圧による力が作用することを軽減しているので、駆動部４のばね６４に押圧力の大きな大型のものを使用する必要が無く、駆動部４を小型化することができる。また、上述したように下側分割軸部材１８及び上側分割軸部材２０からなる軸の摺動性及びシール性が良好であるので、駆動部４は大きな駆動力を発生する必要が無く、この観点からも駆動部４を小型化できる。

この開閉弁の組み立ては、弁ハウジング６内に下側案内部材３４、蓋部材３６を配置し、弁ハウジング６の外部で下側分割軸部材１８と上側分割軸部材２０とをＴ溝結合する。このとき、上側分割軸部材２０のＴ字状部７０は、上側分割軸部材２０から外されている。結合された下側分割軸部材１８と上側分割軸部材２０とを弁ハウジング６内の下側案内部材３４に挿通し、その後に上側案内部材５０を弁ハウジング６に配置し、次に結合板５５を弁ハウジング６の上端に配置する。このとき、Ｔ字状部７０を上側分割軸部材２０に取り付け、上側案内部材５０の上面付近にある正規の位置よりもＴ字状部７０を幾分突出させた状態として、軸結合室６６内で、Ｔ字状部７０が駆動部４の結合軸６８のＴ字溝７２に挿通されるように、駆動部４を弁ハウジング６の上端の側方からスライドさせる。その後、結合板５５を介して弁ハウジング６を駆動部４にボルトによって結合する。

なお、上側分割軸部材２０と結合軸６８との結合においても、上記と同様にＴ字状部７０の頭部を球面に構成し、結合軸６８のＴ字溝７２の底に球面接触させることもできる。

下側分割軸部材１８の下端には、外部に設けた検出スイッチ７８を動作させるための検出体８０が設けられている。従って、弁体２６が弁座４２から離座して、下側分割軸部材１８が上昇したことを、外部から検出することができる。なお、検出スイッチ７８は、検出体８０によって直接に駆動されるタイプであってもよいし、検出スイッチ７８の近傍に位置した検出体８０が検出スイッチ７８の近傍から離れたり近づいたりしたことを検出するタイプであってもよい。また、このタイプの場合、検出体８０を設けなくても、下側分割軸部材１８の移動を検出することも可能である。このように、検出スイッチ７８の動作によって、この開閉弁が動作したことを電気的に検出することが可能で、さらにインジケータ７３の突出により目視によって検出することもできる。また、蓋部材３６と検出スイッチ７８とをカバーで覆えば、検出体８０と検出スイッチ７８との間にゴミのような異物が入ることを防止でき、異物によって検出スイッチ７８が誤動作することを防止できる。

第２の実施形態の開閉弁の一部を図３に示す。第２の実施形態の開閉弁では、下側分割軸部材１８と上側分割軸部材２０との結合が、下側分割軸部材１８と上側分割軸部材２０とのピン結合によって行われている。他の構成は、第１の実施形態の開閉弁と同様であるので、詳細な説明は省略する。

具体的には、ピン結合は、上側分割軸部材２０の下端部に形成した頭部８２を下側分割軸部材１８の頭部２２内に形成した挿入孔８４の上方から挿入し、下側分割軸部材１８の直径方向に沿って形成したピン孔８６に頭部８２を通過するようにピン８７を挿通することによって行われている。頭部８２の下面８２ａは、下側分割軸部材１８側に凸である球面に形成され、挿入孔８４の平面の底８４ａに球面接触している。即ち、上側分割軸部材２０と下側分割軸部材１８とは、第１の実施形態のＴ溝結合と同様に上側分割軸部材２０、下側分割軸部材１８同士の傾斜を許容するように結合されている。さらに、このピン結合は、第１の実施形態のＴ溝結合と同様に下側分割軸部材１８、上側分割軸部材２０の半径方向の移動を許容するようにも拘束され、これら分割軸部材１８、２０の長さ方向への移動が小さくなるように、即ち、下側分割軸部材１８、上側分割軸部材２０の半径方向へ、長さ方向よりも移動しやすいように、ピン８７の径、挿入孔８４、ピン孔８６の径などが選択されている。従って、第１の実施形態の開閉弁と同様な効果を奏する。

第３の実施形態の開閉弁の一部を図４に示す。第３の実施形態の開閉弁では、下側分割軸部材１８と上側分割軸部２０との結合が緩やかなねじ結合によって行われている。他の構成は、第１の実施形態の開閉弁と同様であるので、詳細な説明は省略する。

緩やかなねじ結合は、第１の実施形態のＴ溝結合と同様に下側分割軸部材１８、上側分割軸部材２０の半径方向の移動が可能なように結合したもので、上側分割軸部材２０の下端の周囲に、雄ねじ８８を形成し、下側分割軸部材１８の頭部２２の上端から、その内部に形成した雌ねじ９０に完全に螺合させるのではなく、緩やかに螺合させてある。即ち、雄ねじ８８の山と雌ねじ９０の谷との間に隙間があり、雄ねじ８８の谷と雌ねじ９０の山との間に隙間がある。このように緩やかにねじ結合させているので、第１の実施形態のＴ溝結合と同様に下側分割軸部材１８、上側分割軸部材２０の半径方向の移動が、これら分割軸部材１８、２０の長さ方向への移動よりも大きくなるし、上側分割軸部材２０、下側分割軸部材１８同士の傾斜を許容する。従って、下側分割軸部材１８、上側分割軸部材２０の半径方向へ移動しやすいので、第１の実施形態の開閉弁と同様な効果を奏する。但し、雄ねじ８８や雌ねじ９０が回ることを防止する回り止め（図示せず）を別途設けている。

上記の各実施形態では、駆動部４が非動作状態で、弁座４２に弁体２６が着座し、駆動部４が動作した時に弁座４２から弁体２６が離座するように構成したが、逆に、駆動部４が非動作状態で弁座４２から弁体２６が離座しており、駆動部４が動作した時弁体２６が弁座４２に着座するように構成することもできる。また、上記の各実施形態では、駆動部４によって軸を駆動するように構成したが、駆動部４を除去し、代わりに手動によって軸を操作する操作部を設けることもできる。上記の各実施形態では、ポート８を流入口、ポート１０を流出口として使用する状態を説明したが、逆に、ポート８を流出口、ポート１０を流入口として使用することもできる。

上記の各実施形態では、検出体８０を設けたが、場合によっては除去することもできるし、下側分割軸部材１８と一体に検出体を形成することもできる。また、蓋部材３６と検出スイッチ７８とをカバーで覆うことによって、検出体８０と検出スイッチ７８との間にゴミのような異物が入ることを防止して、検出スイッチ７８が誤動作することを

第１の実施形態では、図２に示すように、水平部４８ｂの下面４８ｃを下側分割軸部材１８側に凸である球面に形成し、水平溝部４６ａの底４６ｄを平面に形成したが、逆に、水平部４８ｂの下面４８ｃを平面に形成し、水平溝部４６ａの底４６ｄを上側分割軸部材２０側に凸である球面に形成することもできる。上記の各実施形態では、前記分割軸部材同士の傾き及び前記軸の半径方向の移動双方を許容するように構成したが、いずれか一方のみを許容するように構成することもできる。上記の各実施形態では、軸を下側分割軸部材１８と上側分割軸部材２０との２本に分割形成したが、さらに多くの本数に分割形成することもできる。

また、上記の各実施形態では、１つの弁体が１つの弁座に着座、離座する開閉弁に本発明を実施したが、１つのポートを、２つのポートのうち選択されたポートに接続したり、２つのポートのうち選択されたものを、１つの別のポートに接続したりする三方切換弁に本発明を実施することもできる。例えば次のように構成することもできる。弁本体部の軸通路に、その軸通路よりも細径の軸を配置し、軸通路の内周面と軸の外周面との間を流体の通路として使用する。この軸の両端部側でそれぞれシール部材によって軸通路に対して軸をシールする。これらシール部材の間に位置するように、弁体を軸に設ける。この弁体を軸の長さ方向に挟んで軸の一端側と他端側とにそれぞれ位置するように、一端側弁座と他端側弁座を軸通路に設ける。弁体が一端側弁座に着座しているとき、他端側弁座から弁体は離座し、軸がその長さ方向に摺動して弁体が一端側弁座から離座したとき、他端側弁座に着座する。２つの弁座の間に位置し、軸通路に連通するように第１のポートを弁本体部に設けてある。軸の一端側に軸通路と連通するように第２のポートを設け、第２のポートは、弁体が一端側弁座に着座し、他端側弁座から離座しているとき、第１のポートと遮断され、弁体が一端側弁座から離座し、他端側弁座に着座しているとき、一端側弁座及び軸通路を介して第１のポートと連通する。軸の他端側で軸通路と連通するように第３のポートを本体部に設けてある。第３のポートは、弁体が一端側弁座に着座し、他端側弁座から離座しているとき、他端側弁座及び軸通路を介して第１のポートと連通し、弁体が一端側弁座から離座し、他端側弁座に着しているとき、第１のポートと遮断される。軸の一端側と他端側とのシール部材に接している軸の部分の径は、ほぼ等しく、かつ一端側及び他端側の弁座の内径とほぼ等しく形成されている。軸は、複数の分割軸部材に分割され、各分割軸部材は、それぞれに対応して設けた案内部材によって摺動方向に案内され、各分割軸部材の結合は、分割軸部材同士の傾き及び前記軸の半径方向の移動の一方または双方を許容するように行われている。上記の場合、弁体は、１つだけ設けたが、２つの分割軸部材それぞれに弁体を設け、一方の弁体は一端部の弁座に対して着座及び離座するように構成し、他方の弁体は他端部側の弁座に対して着座及び離座するように構成することもできる。

２弁本体
４駆動部
６弁ハウジング
８流入口
１０流出口
１２１４流路
１６軸通路
１８下側分割軸部材
２０上側分割軸部材
２０ａ上側分割軸部材の円筒状部
２６弁体
３２下側分割軸部材の円筒状部
３８ａ、３８ｂ下側分割軸部材に対するシール部材
３４下側案内部材
４２弁座
５０上側案内部材
４６Ｔ溝
４８Ｔ字状部
５２ａ５２ｂ上側分割軸部材に対するシール部材

本発明の一態様の弁は、弁本体部を有し、この弁本体部の一端部と他端部との間に形成された軸通路に、軸が配置されている。本体部における軸通路から離れたそれぞれの位置に少なくとも２つのポートが設けられている。これら２つのポートは、弁本体部の外界にそれぞれが連通している。少なくとも２つのポートは、例えば流体の流入口及び流出口である。前記少なくとも２つの流体のポートを軸通路と連通するように、本体部内に少なくとも２つの流路が設けられている。軸通路における前記少なくとも２つの流路間に少なくとも１つの弁座が設けられている。軸に設けられた少なくとも１つの弁体が、前記軸の進退に応じて、前記少なくとも１つの弁座に着座及び離座する。この軸の一端部に軸進退手段が結合され、軸進退手段は、軸とは別個に形成され、前記弁本体部の外部から前記軸を前記軸通路に沿って手動または自動で軸を進退させる。軸は、複数の分割軸部材によって構成されている。前記複数の分割軸部材は、それぞれが前記軸通路内に前記軸通路に沿って連続的に位置している。前記軸の一端部の側にある前記軸分割部材と前記軸の他端部の側にある前記軸分割部材にそれぞれ対応してシール部材が設けられ、これらシール部材が、これらシール部材の間にある前記軸の部分の間をシールしている。シール部材は、弁本体部側に設けることもできるし、軸側に設けることもできる。前記一端部の側と前記他端部の側とのシール部材によってそれぞれシールされている前記軸の部分の径と、前記弁座の内径とがほぼ等しく形成されている。複数の分割軸部材は、分割軸部材同士の傾き及び軸の半径方向への移動の一方または双方を許容するように結合されている。さらに、複数の分割軸部材は、前記弁本体部内に前記複数の分割軸部材それぞれに対応して設けられた複数の案内部材によって案内されている。

本発明の他の態様の弁も、弁本体部を有し、この弁本体部の一端部と他端部との間に形成された軸通路に、軸が配置されている。軸は、一端部の側と他端部の側とでシール部材によってそれぞれシールされている。シール部材は、弁本体部側に設けることもできるし、軸側に設けることもできる。弁本体部における軸通路から離れたそれぞれの位置に少なくとも２つのポートが設けられている。これら２つのポートは、弁本体部の外界にそれぞれが連通している。少なくとも２つのポートは、例えば流体の流入口及び流出口である。前記少なくとも２つの流体のポートを軸通路と連通するように、本体部内に少なくとも２つの流路が設けられている。軸通路における前記少なくとも２つの流路間に少なくとも１つの弁座が設けられている。軸に設けられた少なくとも１つの弁体が、前記軸の進退に応じて、前記少なくとも１つの弁座に着座及び離座する。少なくとも１つの弁体は、一端部の側と他端部の側とのシール部材の間に設けられている。前記一端部の側と前記他端部の側とのシール部材によってそれぞれシールされている前記軸の部分の径と、前記弁座の内径とがほぼ等しく形成されている。軸は、複数の分割軸部材によって構成され、複数の分割部材は、それぞれが軸通路内に前記軸通路に沿って連続的に位置し、分割軸部材同士の傾き及び軸の半径方向への移動の一方または双方を許容するように結合されている。さらに、複数の分割軸部材は、前記弁本体部内に前記複数の分割軸部材それぞれに対応して設けられた複数の案内部材によって案内されている。前記少なくとも１つの弁体が設けられた前記分割軸部材と、前記少なくとも１つの弁体とを一体に形成し、前記複数の案内部材のうち、前記弁体が設けられた前記分割軸部材に対応するものに、前記弁座を一体に設けることもできる。このように構成すると、弁体が設けられた分割軸部材と弁体とは、一体に形成され、同時加工可能であるので、両者の中心軸は一致させられる。また弁座が設けられた案内部材と弁座とも、一体に形成され、同時加工可能であるので、両者の中心軸は一致させられる。このような弁座が一体に設けられた案内部材に、弁体が一体に設けられた分割軸部材を挿通しているので、弁座の中心軸と、弁体の中心軸とにずれが無いので、シート性がさらに良好になる。

Claims

弁本体部と、
前記弁本体部内の一端部と他端部との間の軸通路に配置され、前記一端部の側と前記他端部の側とでシール部材によってそれぞれシールされた軸と、
前記弁本体部における前記軸通路から離れたそれぞれの位置に設けられ、前記弁本体部の外界にそれぞれが連通している少なくとも２つの流体のポートと、
前記少なくとも２つの流体のポートを前記軸通路と連通するように前記本体部内に設けられた少なくとも２つの流路と、
前記軸通路における前記少なくとも２つの流路間に設けられた少なくとも１つの弁座と、
前記軸の前記一端部の側と前記他端部の側とのシール部材の間に設けられ、前記軸の進退に応じて、前記少なくとも１つの弁座に着座及び離座する少なくとも１つの弁体とを、
有し、前記一端部の側と前記他端部の側とのシール部材によってそれぞれシールされている前記軸の部分の径と、前記弁座の内径とがほぼ等しく形成された前記弁において、
前記軸は、複数の分割軸部材によって構成され、前記複数の分割部材は、それぞれが前記軸通路内に前記軸通路に沿って連続的に位置し、前記分割軸部材同士の傾き及び前記軸の半径方向の移動の一方または双方を許容するように結合され、
前記複数の分割軸部材は、前記弁本体部内に前記複数の分割軸部材それぞれに対応して設けられた複数の案内部材によって案内される弁。
請求項１記載の弁において、前記少なくとも１つの弁体が設けられた前記分割軸部材と前記少なくとも１つの弁体とが一体に形成され、前記複数の案内部材のうち、前記少なくとも１つの弁体が設けられた前記分割軸部材に対応するものに、前記少なくとも１つの弁座が一体に設けられている弁。
請求項１または２記載の弁において、前記弁体が設けられている前記分割軸部材は、前記弁本体部の他端部付近に端部があり、前記弁体が設けられている前記分割軸部材は、その移動が前記弁本体部の外部から検出可能に構成されている弁。
請求項３記載の弁において、前記弁体が設けられている前記分割軸部材は、前記弁本体部の外部に突出する検出体を有する弁。