JP2019168036A - バルブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型であるにも関わらず比較的低圧のパイロットエアで動作することができ、しかも耐久性にも優れたバルブ装置を提供すること。【解決手段】本発明のバルブ装置１１は、ピストン部４３を駆動させるパイロットエアが供給されるパイロットポート５３と、ピストン部４３を反対方向に付勢する付勢手段５４とを備え、パイロットエアの給排により弁の開閉を制御する。弁ロッド４１側に第１磁性部材５６が設けられ、ハウジング２１側に第２磁性部材５７が設けられる。両磁性部材５６，５７間には、ピストン部４３を第１方向Ａ１に駆動させるとともに相互の接近に伴い増大する磁気吸引力が作用する。両磁性部材５６，５７間には、最接近時であってもそれら同士が空隙を隔てて対向する配置関係が設定されている。【選択図】図１

Description

本発明はバルブ装置に係り、特には塗料供給源から送液される各色塗料を択一的に選択して塗装機等へ供給するためのカラーチェンジバルブとしての使用に好適なバルブ装置に関するものである。

自動車のボディカラーに対する需要者のニーズは近年多様化しつつあり、同一の車種に対して多種類の塗装作業が必要となってきている。特に近年の自動車ボディの塗装ラインにおいては、塗装色の異なる自動車ボディが混在して搬送されてくるため、自動車ボディに応じて色替塗装をすることが求められている。

色替塗装においては、例えば図１２に示すような色替装置１０１が用いられる。従来における一般的な色替装置１０１は、塗料流路１０２が形成されたマニホールドブロック１０３に対し、複数のカラーチェンジバルブ１０４、洗浄液バルブ１０５、洗浄エアバルブ１０６等を装着した構造を有している。これら複数のカラーチェンジバルブ１０４は、各色の塗料供給源Ｐ１〜Ｐ４に個別に接続されている。洗浄液バルブ１０５は洗浄液供給源１０７に接続されており、洗浄エアバルブ１０６は圧縮空気供給源１０８に接続されている。そして、このような色替装置１０１を用いることで、複数色の供給塗料のなかから任意の塗色塗料を色替装置１０１で択一的に選択し、その選択された塗色塗料を塗装機１０９に供給して塗装を行うようにしている。

図１３には、この種の色替装置１０１におけるカラーチェンジバルブ１０４として用いられる従来のバルブ装置が例示されている。このカラーチェンジバルブ１０４は、ピストンシリンダを駆動手段としたパイロット形の２ポートバルブであって、図面上部側に位置する弁駆動部１１２と、図面下部側に位置する弁本体部１１３とによって構成されている。

弁駆動部１１２を構成するピストンハウジング１２１は、内部にピストン収容空間１２２を有するとともに、ピストン収容空間１２２に連通するロッド挿通孔１２３を下部に有している。ピストンハウジング１２１の下端面には、バルブハウジング１３１が取り付けられている。バルブハウジング１３１の側面には入力ポート１３２が形成され、下面には出力ポート１３３が形成されており、これらのポート１３２，１３３はバルブハウジング１３１内に設けられた流路１３４に連通されている。出力ポート１３３の開口部内側には弁座１３５が形成されている。また、バルブハウジング１３１にはパッキング１３６，１３７等を含んで構成されたサポートアッセンブリ１３８が配設されている。

このカラーチェンジバルブ１０４は、ロッド部１４２、ピストン部１４３及び弁部１４４を有する移動体としての弁ロッド１４１を備えている。ピストン部１４３はロッド部１４２における基端側に固定されるとともに、ピストン収容空間１２２内にて摺動可能に収容されている。ロッド部１４２の先端側は、ロッド挿通孔１２３及びサポートアッセンブリ１３８を介してピストン収容空間１２２外に突出し、バルブハウジング１３１における弁座１３５の近傍にまで到達している。弁部１４４はロッド部１４２の先端に一体形成されており、その弁座１３５に対して当接及び離間可能となっている。

ピストンハウジング１２１内のピストン収容空間１２２は、ピストン部１４３により第１室１５１及び第２室１５２に区画されている。ピストンハウジング１２１における第１室１５１側には、ピストン部１４３を上方向に駆動させるパイロットエアが供給されるパイロットポート１５３が形成されている。ピストンハウジング１２１における第２室１５１内には、ピストン部１４３を下方向に常時付勢する付勢手段１５４が収容されている。そして、このように構成されたカラーチェンジバルブ１０４では、パイロットエアの給排により弁ロッド１４１を上下方向に駆動させて、弁部１４４を弁座１３５に接離させることにより、弁の開閉を制御するようになっている。

なお、この種のバルブ装置として他には、例えば特許文献１に示すようなものが従来提案されている。

特許第５５１１３３９号公報 特開２０１７−２９３９号公報

ところで、上記従来のバルブ装置は、塗装機のアームなどのような駆動部分に搭載されることがある関係上、できるだけ小型であることが求められる。しかしながら、バルブ装置を小型化しようとすると、ピストン径を小さくせざるを得なくなり、結果としてピストン部の受圧面積が減ってしまう。よって、ピストン部を今までと同程度の力で駆動させるためには、パイロットエアの圧力を増大させる必要が生じ（例えば０．４ＭＰａ→０．８ＭＰａ）、エアを供給するためのコンプレッサの圧力を高くせざるを得なくなる。

このような事情の下、パイロットエアに基づくピストン駆動力を磁石の磁力を用いて補助するバルブ装置が従来提案されている（例えば、特許文献２を参照）。しかしながら、この従来装置の場合、構造が複雑であることに加え、ハウジング内に収容された磁石が隔壁に直接当接するため騒音が発生するばかりでなく、衝撃等にあまり強くない材料からなる磁石が破損する等の懸念もあり、耐久性が低いという問題もあった。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型であるにも関わらず比較的低圧のパイロットエアで動作することができ、しかも耐久性にも優れたバルブ装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、手段１に記載の発明は、ピストン収容空間を有するハウジングと、前記ピストン収容空間内となる位置にピストン部が設けられ、前記ピストン収容空間外となる先端側に弁部が形成された弁ロッドと、前記ハウジングにおいて前記ピストン部により区画形成された第１室及び第２室のうち前記第１室側に設けられ、前記ピストン部を前記弁ロッドの軸線に沿った第１方向に駆動させるパイロットエアが供給されるパイロットポートと、前記ハウジングにおける前記第２室側に設けられ、前記ピストン部を前記第１方向とは反対の第２方向に付勢する付勢手段とを備え、前記パイロットエアの給排により前記弁部を弁座に接離させることで弁の開閉を制御するバルブ装置であって、前記弁ロッド側に設けられた第１磁性部材と、前記第１磁性部材と対向した状態で前記ハウジング側に設けられた第２磁性部材とを備え、前記第１磁性部材及び前記第２磁性部材のうちの少なくとも一方が永久磁石であり、前記両磁性部材間には、前記ピストン部を前記第１方向に駆動させるとともに相互の接近に伴い増大する磁気吸引力が作用するとともに、最接近時であっても前記両磁性部材同士が空隙を隔てて対向する配置関係が設定されていることを特徴とするバルブ装置をその要旨とする。

従って、手段１に記載の発明によると、両磁性部材間にはピストン部を第１方向に駆動させるとともに相互の接近に伴い増大する磁気吸引力が作用する。このため、パイロットエアの供給時においては、パイロットエアの圧力に加えて磁気吸引力が作用することで弁ロッドが第１方向に駆動される。それゆえ、ピストン部の受圧面積が小さくても、比較的低圧のパイロットエアを用いて弁の開閉を制御することができる。また、両磁性部材間には最接近時であっても両磁性部材同士が空隙を隔てて対向する配置関係が設定されているため、弁ロッドを駆動したときに両磁性部材同士の当接が回避されるとともに、ハウジング内壁に対する磁性部材の当接も回避される。よって，磁性部材の当接による騒音の発生や破損が起きにくくなり、耐久性が向上する。

手段２に記載の発明は、手段１において、前記パイロットエアの未供給時に前記ピストン部に対して作用する前記磁気吸引力は、前記付勢手段の前記付勢力よりも小さく、前記パイロットエアの供給時に前記ピストン部に対して作用する前記磁気吸引力及び前記パイロットエアによる押圧力の総和は、前記付勢手段の前記付勢力よりも大きいことをその要旨とする。

手段３に記載の発明は、手段１または２において、前記第１磁性部材及び前記第２磁性部材はともに永久磁石であり、前記弁ロッド側には、前記第１磁性部材としての第１永久磁石を、前記第２磁性部材としての第２永久磁石に近づけた状態で保持固定する近接固定部材が設けられていることをその要旨とする。

従って、手段３に記載の発明によると、第１永久磁石を第２永久磁石に対して近づけることが可能となるため、両永久磁石間に効率よく磁気吸引力を作用させることができる。

手段４に記載の発明は、手段１または２において、前記第１磁性部材及び前記第２磁性部材はともに永久磁石であり、前記ハウジング側には、前記第２磁性部材としての第２永久磁石を、前記第１磁性部材としての第１永久磁石に近づけた状態で保持固定する近接固定部材が設けられていることをその要旨とする。

従って、手段４に記載の発明によると、第２永久磁石を第１永久磁石に対して近づけることが可能となるため、両永久磁石間に効率よく磁気吸引力を作用させることができる。

手段５に記載の発明は、手段３または４において、前記ハウジング側には、前記ピストン部において前記第１永久磁石が存在しない箇所と当接し合うことで前記永久磁石同士の衝突を回避させるためのストッパ段部が設けられていることをその要旨とする。

従って、手段５に記載の発明によると、当該箇所とストッパ段部とが優先的に当接し合うことで、両永久磁石同士の当接等が回避される結果、騒音の発生や破損が起きにくくなる。

手段６に記載の発明は、手段３または４において、前記弁ロッド側には、前記ハウジングにおいて前記第２永久磁石が存在しない箇所と当接し合うことで前記永久磁石同士の衝突を回避させるためのストッパ部材が設けられていることをその要旨とする。

従って、手段６に記載の発明によると、当該箇所とストッパ部材とが優先的に当接し合うことで、両永久磁石同士の当接等が回避される結果、騒音の発生や破損が起きにくくなる。

以上詳述したように、請求項１〜６に記載の発明によると、小型であるにも関わらず比較的低圧のパイロットエアで動作することができ、しかも耐久性にも優れたバルブ装置を提供することができる。

（ａ）及び（ｂ）は本発明を具体化した第１の実施形態のバルブ装置を示す概略縦断面図。 第１の実施形態のバルブ装置の使用時の状態を説明するための概略図。 （ａ）及び（ｂ）は本発明を具体化した第２の実施形態のバルブ装置を示す概略縦断面図。 （ａ）及び（ｂ）は本発明を具体化した第３の実施形態のバルブ装置を示す概略縦断面図。 （ａ）及び（ｂ）は本発明を具体化した第４の実施形態のバルブ装置を示す概略縦断面図。 （ａ）及び（ｂ）は本発明を具体化した第５の実施形態のバルブ装置を示す概略縦断面図。 本発明を具体化した第６の実施形態のバルブ装置を示す概略縦断面図。 第６の実施形態のバルブ装置の使用例を説明するための概略図。 （ａ）及び（ｂ）は本発明を具体化した別の実施形態のバルブ装置を示す概略縦断面図。 （ａ）及び（ｂ）は本発明を具体化した別の実施形態のバルブ装置を示す概略縦断面図。 （ａ）及び（ｂ）は本発明を具体化した別雄の実施形態のバルブ装置を示す概略縦断面図。 バルブ装置を使用した色替装置の構成を説明するための概略図。 従来例のバルブ装置を示す概略縦断面図。

［第１の実施形態］
以下、本発明のバルブ装置を具体化した一実施の形態のカラーチェンジバルブ１１を図１〜図２に基づき詳細に説明する。図１（ａ）及び（ｂ）はカラーチェンジバルブ１１を示す概略縦断面図であり、図２はカラーチェンジバルブ１１を色替装置ＣＶ１の一部として使用した時の状態を説明するための概略図である。

図１に示されるように、本実施形態のカラーチェンジバルブ１１は、ピストンシリンダを駆動手段としたパイロット形の２ポートバルブであって、図面上部側に位置する弁駆動部１２と、図面下部側に位置する弁本体部１３とによって構成されている。

弁駆動部１２を構成するピストンハウジング２１は、内部にピストン収容空間２２を有している。ピストンハウジング２１は、ピストン収容空間２２に連通するロッド挿通孔２３を下部中央部に有している。ピストンハウジング２１の下端面には、バルブハウジング３１が取り付けられている。バルブハウジング３１の側面には入力ポート３２が形成され、下面中央部には出力ポート３３が形成されている。また、バルブハウジング３１内には塗料が流れる流路３４が形成されており、入力ポート３２及び出力ポート３３はその流路３４にそれぞれ連通されている。出力ポート３３の開口部内側には断面テーパ状をなす弁座３５が形成されている。また、バルブハウジング３１の内部において、前記流路３４と前記ピストンハウジング２１側のロッド挿通孔２３とをつなぐ領域（連通空間）には、シール部材３６，３７等を含んで構成された円筒状のサポートアッセンブリ３８が配設されている。ここで、シール部材３６は、パイロットエアがピストン収容空間２２側から連通空間を介して流路３４側に漏れるのを防止している。シール部材３７は、流路３４側に導入される塗料や洗浄剤などが連通空間を介してピストン収容空間２２側に漏れるのを防止している。

このカラーチェンジバルブ１１は、ロッド部４２、ピストン部４３及び弁部４４を有する移動体としての弁ロッド４１を備えている。この弁ロッド４１はロッド挿通孔２３に摺動可能な状態で挿通されている。本実施形態のロッド部４２は、下側半分が相対的に大きい直径を有する大径部となっていて、上側半分が相対的に小さい直径を有する小径部となっている。円盤状をなすピストン部４３は、ロッド部４２における小径部、つまりピストン収容空間２２内となる位置に固定されている。ピストン部４３はピストン収容空間２２内に収容されており、その状態で上下方向に摺動可能となっている。ピストン部４３の外周面にはパッキング収容凹部が設けられており、そこには環状をなすシールパッキング４５が収容されている。

ロッド部４２の下端側（先端側）は、ロッド挿通孔２３を介してピストン収容空間２２の外側の領域に突出している。ロッド部４２の下端側（先端側）は、さらにサポートアッセンブリ３８の中心孔を通り抜けてバルブハウジング３１内の流路３４に露出している。テーパ面を有する弁部４４はロッド部４２の先端に一体形成されており、弁ロッド４１の上下動に伴って弁座３５に対して当接及び離間可能となっている。ちなみに、図１（ａ）は弁部４４が弁座３５に対して当接した状態を示し、図１（ｂ）は弁部４４が弁座３５に対して離間した状態を示している。

ピストンハウジング２１内のピストン収容空間２２は、ピストン部４３により下側の第１室５１と、上側の第２室５２とに区画されている。ピストンハウジング２１における第１室５１側には、ピストン部４３を上方向に駆動させるパイロットエアが供給されるパイロットポート５３が形成されている。このパイロットポート５３はピストンハウジング２１の側面において開口することで、第１室５１と大気圧領域と連通させている。

ピストンハウジング２１における第２室５１は、天井部２４の中央に設けられたロッド逃がし孔２５を介して大気圧領域と連通されている。このロッド逃がし孔２５内には、ロッド部４２における小径部の上端が常時非接触の状態で挿通されている。このような第２室５１内には、付勢手段としてのコイルばね５４が圧縮状態で収容されている。このコイルばね５４の一端はピストン部４３の上端面に当接しており、他端はピストンハウジング２１における天井部２４の内壁面に当接している。その結果、コイルばね５４によって、ピストン部４３を常時下方向に付勢する付勢力が作用した状態となっている。

次に、パイロットエアに基づくピストン駆動力を磁力を用いて補助する機構について説明する。本実施形態のカラーチェンジバルブ１１は、弁駆動部１２内に第１磁性部材である第１永久磁石５６と第２磁性部材である第２永久磁石５７とを備えている。

第２永久磁石５７は環状をなす磁石であって、天井部２４におけるロッド逃がし孔２５の内端側開口に形成された取付凹部に装着されている。一方、第１永久磁石５６も同様に環状をなす磁石であって、ロッド部４２の小径部に嵌着可能な大きさを有している。この第１永久磁石５６は、コイルばね５４の内側領域にてコイルばね５４に接触しない状態で配置可能とするために、コイルばね５４の内径よりもいくぶん小さく形成されている。なお、上記第２永久磁石５７も第１永久磁石５６と同程度の大きさとなるように形成されている。また、第１永久磁石５６及び第２永久磁石５７としては、従来公知の任意の永久磁石を用いることが可能であるが、本実施形態では磁力の強いネオジム磁石を使用している。このほかにも、例えばサマリウムコバルト磁石、フェライト磁石、アルニコ磁石などを用いてもよい。

ロッド部４２の小径部においてピストン部４３よりも基端側となる位置には、円筒状をしたスリーブ５５（近接固定部材）が装着されている。このスリーブ５５は所定長さを有する非磁性体材料（例えば合成樹脂やアルミニウム等の非磁性体金属）製の部材からなり、一端がピストン部４３の上端面中央部に接し、かつ他端に第１永久磁石５６が接着等により固定された状態となっている。その結果、例えば第１永久磁石５６をピストン部４３の上端面にじかに固定したような場合に比べて、第１永久磁石５６が第２永久磁石５７に近づいて対向配置された状態で保持固定される。

また、第１永久磁石５６及び第２永久磁石５７の間には、ピストン部４３を図１の上方向Ａ１（第１方向）に駆動させるような磁力、つまり磁気吸引力が作用するような配置関係が設定されている。従って、第１永久磁石５６と第２永久磁石５７とは、互いに異極を向け合った状態で対向配置されている。なお、この場合において磁気吸引力は、第１永久磁石５６及び第２永久磁石５７が相互に接近するに伴って増大し、両者が最接近した図１（ｂ）の状態において最大となる。

また、ピストンハウジング２１における第２室５１の側壁部の内壁面には、第１永久磁石５６及び第２永久磁石５７同士の衝突を回避させるためのストッパ段部５８が設けられている。このストッパ段部５８には、ピストン部４３において第１永久磁石５６が存在しない箇所、具体的にはピストン部４３における上端面側の外周部が当接する。そして、この当接の結果、ピストン部４３の上方への移動が規制されるようになっている（図１（ｂ）を参照）。図１（ｂ）に示されるように、第１永久磁石５６及び第２永久磁石５７が最接近したときに、これら同士の間にわずかな空隙（例えば１〜５ｍｍ程度の空隙）が形成された状態で第１永久磁石５６がストップするような配置関係が、両者間に設定されている。具体的には、スリーブ５５の長さを好適値に調整することにより上記のような配置関係の設定がなされている。

ここで、図１（ａ）に示すパイロットエアの未供給時においては、第１室５１及び第２室５２内がいずれも大気圧領域となっており、ピストン部４３を介して第１方向Ａ１及び第２方向Ａ２に作用する大気圧による押圧力は相殺されている。また、このときピストン部４３には、当該ピストン部４３を第２方向Ａ２に押圧しようとするコイルばね５４の付勢力が作用するとともに、当該ピストン部４３を第１方向Ａ１に押圧しようとする磁気吸引力が作用している。ただし、第１永久磁石５６及び第２永久磁石５７は相互に最も離間しているため、このとき磁気吸引力は最小値となっている。そしてこのとき、磁気吸引力がコイルばね５４の付勢力よりも小さくなるように設定されているため、ピストン部４３が第２方向Ａ２に移動する。その結果、弁ロッド４１が下動して弁部４４が弁座３５に当接し、流路３４が閉成される。即ち、本実施形態のカラーチェンジバルブ１１では、パイロットエアを遮断した状態であってもコイルばね５４の付勢力よって弁が確実に閉状態となる。

また、図１（ｂ）に示すパイロットエアの供給時においては、第２室５２内が大気圧領域のままである一方、パイロットポート５３から加圧されたパイロットエアが第１室５１内に導入される。その結果、ピストン部４３の下面側にパイロットエアの圧力が作用し、ピストン部４３を第１方向Ａ１に押圧しようとする力が働く。パイロットエアによる押圧力と上記磁気吸引力との総和は、コイルばね５４の付勢力よりも大きくなるようにあらかじめ設定されている。このため、パイロットエアによる押圧力と上記磁気吸引力とが同時に作用することにより、ピストン部４３がコイルばね５４の付勢力に抗して第１方向Ａ１に移動し、ストッパ段部５８と当接して停止した状態となる。その結果、弁ロッド４１が上動して弁部４４が弁座３５から離間し、流路３４が開成される。

次に、このように構成された本実施形態のカラーチェンジバルブ１１を色替装置ＣＶ１の一部として使用したときの動作について説明する。図２に示されるように、本実施形態のカラーチェンジバルブ１１は、例えば、マニホールドブロックＭ１に複数個連設された状態で使用される。マニホールドブロックＭ１内には塗料流路である主流路Ｒ１が形成されるとともに、そこから分岐した副流路Ｒ２が複数箇所に形成されている。前記主流路Ｒ１は図示しない塗装機に対して接続されている。各カラーチェンジバルブ１１は、各副流路Ｒ２の開口部と各出力ポート３３とが連通するように、バルブハウジング３１側がマニホールドブロックＭ１に接する状態で取り付けられている。また、各カラーチェンジバルブ１１の入力ポート３２は、別々の塗料供給源（図示略）に対してそれぞれ接続されている。各カラーチェンジバルブ１１のパイロットポート５３は、図示しない電磁弁等の流体制御装置を介してパイロットエアを供給するためのエアコンプレッサ（図示略）に接続されている。本実施形態の場合、例えば０．４ＭＰａ程度の比較的低圧のエアが供給されるようになっている。

各カラーチェンジバルブ１１に対してパイロットエアを供給していない初期状態においては、各カラーチェンジバルブ１１の流路３４が閉成されているため、副流路Ｒ２及び主流路Ｒ１側に塗料は供給されない。ここで、特定のカラーチェンジバルブ１１に対してパイロットエアを供給すると、当該カラーチェンジバルブ１１の弁ロッド４１が図１（ａ）の位置から図１（ｂ）の位置まで駆動される。その結果、弁部４４が弁座３５から離間した開成状態となり、流路３４を介して入力ポート３２と出力ポート３３との間が連通された状態となる。よって、当該カラーチェンジバルブ１１側から所定の塗料がマニホールドブロックＭ１側に流入し、その塗料が塗装機側に供給されるようになっている。なお、当該カラーチェンジバルブ１１に対するパイロットエアの供給を停止すると、当該カラーチェンジバルブ１１の弁ロッド４１が図１（ｂ）の位置から図１（ａ）の位置に復帰する。その結果、弁部４４が弁座３５に当接した閉成状態となり、入力ポート３２と出力ポート３３との間が遮断された状態となる。よって、当該カラーチェンジバルブ１１側から所定の塗料がマニホールドブロックＭ１側に流入することはなくなり、塗装機側への塗料の供給がストップするようになっている。

従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。

（１）本実施形態のカラーチェンジバルブ１１によれば、第１永久磁石５６及び第２永久磁石５７の間には、ピストン部４３を第１方向Ａ１に駆動させるとともに相互の接近に伴い増大する磁気吸引力が作用する。このため、パイロットエアの供給時においては、パイロットエアの圧力に加えて磁気吸引力が作用することで、弁ロッド４１が第１方向Ａ１に駆動される。それゆえ、ピストン部４３の受圧面積が小さくても、比較的低圧のパイロットエアを用いて弁の開閉を制御することができる。また、第１永久磁石５６及び第２永久磁石５７の間には、最接近時であってもそれら同士が空隙を隔てて対向する配置関係が設定されている。そのため、弁ロッド４１を駆動したときに第１永久磁石５６及び第２永久磁石５７同士の当接が回避されるとともに、ピストンハウジング２１の内壁に対する第１永久磁石５６及び第２永久磁石５７の当接も回避される。よって，これら部材の当接による騒音の発生や破損が起きにくくなり、耐久性が向上する。以上のように本実施形態によれば、小型で軽量であるにも関わらず比較的低圧のパイロットエアで動作することができ、しかも耐久性にも優れたカラーチェンジバルブ１１を提供することができる。

（２）また、このカラーチェンジバルブ１１の場合、パイロットエアの未供給時にピストン部４３に対して作用する磁気吸引力は、コイルばね５４の付勢力よりも小さくなるように設定されている。このため、コイルばね５４の付勢力により、弁部４４が弁座３５に当接する位置まで弁ロッド４１が移動し、弁が確実に閉成された状態に保持される。また、パイロットエアの供給時にピストン部４３に対して作用する磁気吸引力及びパイロットエアによる押圧力の総和は、コイルばね５４の付勢力よりも大きくなるように設定されている。このため、磁気吸引力及びパイロットエアによる押圧力の合力により、弁部４４が弁座３５から離間する位置に弁ロッド４１が移動し、弁が確実に開成された状態に保持される。なお本実施形態では、パイロットエアの未供給時にコイルばね５４の付勢力により弁が閉成されるノーマルクローズ形となっているため、複数あるカラーチェンジバルブ１１のうちの大部分を閉成しておく色替装置ＣＶ１を動作させるときのパイロットエアの供給量を削減することができる。

（３）このカラーチェンジバルブ１１の場合、第１磁性部材として第１永久磁石５６を用い、第２磁性部材として第２永久磁石５７を用いているため、どちらか一方を磁石でないものとした場合に比べて大きな磁気吸引力を作用させることができる。しかも、弁ロッド４１側には第１永久磁石５６を第２永久磁石５７に近づけた状態で保持固定するスリーブ５５が設けられているため、それらの間に大きな磁気吸引力を効率よく作用させることができる。

（４）このカラーチェンジバルブ１１の場合、ピストンハウジング２１側には、ピストン部４３において第１永久磁石５６が存在しない上端面外周部と当接し合うストッパ段部５８が設けられている。このため、弁ロッド４１が第１方向Ａ１に移動したときには、当該箇所とストッパ段部５８とが優先的に当接し合うことで、第１永久磁石５６及び第２永久磁石５６同士の衝突等が回避される。その結果、騒音の発生や破損が起きにくくなる。

（５）このカラーチェンジバルブ１１の場合、第１磁性部材として第１永久磁石５６が用いられ、第２磁性部材として第２永久磁石５７が用いられている一方で、これら以外のバルブ構成部品（ピストンハウジング２１、バルブハウジング３１、ロッド部４２、ピストン部４３、サポートアッセンブリ３８等）については非磁性体製の部材が用いられている。それゆえ、当該バルブ構成部品との間で磁力が作用してしまうことがなく、第１永久磁石５６と第２永久磁石５７との間においてのみ磁気吸引力を作用させることができる。

［第２の実施形態］
以下、本発明のバルブ装置を具体化した第２の実施形態のカラーチェンジバルブ１１Ａを図３に基づき詳細に説明する。図３（ａ）及び（ｂ）はカラーチェンジバルブ１１Ａを示す概略縦断面図である。なお、本実施形態では第１の実施形態と相違する部分について中心に説明し、共通する部分については同じ部材番号を付すのみとし詳細な説明を省略する。

図３（ａ）及び（ｂ）に示されるように、このカラーチェンジバルブ１１Ａは、弁駆動部１２内に第１磁性部材である第１永久磁石６６と第２磁性部材である第２永久磁石６７とを備えている。第１永久磁石６６及び第２永久磁石６７はともに環状をなす磁石であるが、上記第１実施形態のものと大きさ及び設置箇所が異なっている。第１永久磁石６６は、ピストン部４３とほぼ同じ外径寸法を有しており、ピストン部４３の上端面外周部に形成された取付凹部に装着されている。第２永久磁石６７も第１永久磁石６６とほぼ同じ外径寸法を有している。ピストンハウジング２１における第２室５２の側部内壁面にある段部には取付凹部が形成されており、その取付凹部に対して第２永久磁石６７が装着されている。従って、第１永久磁石６６及び第２永久磁石６７は、互いに異極を向けた状態で対向配置されている。

本実施形態の場合、筒状のロッド部４２の小径部においてピストン部４３よりも基端側となる位置には、円筒状をした非磁性体材料製のストッパ部材６８が固定されている。このストッパ部材６８は、上端側がピストンハウジング２１において第１永久磁石６６が存在しない箇所、具体的には天井部２４の内壁面に対して当接するようになっている。そして、この当接の結果、ピストン部４３の上方への移動が規制されるようになっている（図３（ｂ）を参照）。図３（ｂ）に示されるように、第１永久磁石６６及び第２永久磁石６７が最接近したときに、これら同士の間にわずかな空隙（例えば１〜５ｍｍ程度の空隙）が形成された状態で第１永久磁石６６がストップするような配置関係が、両者間に設定されている。

以上のように構成されたカラーチェンジバルブ１１Ａであっても、パイロットエアの給排により弁ロッド４１を上下方向に駆動させて、弁部４４を弁座３５に接離させることにより、弁の開閉制御を行うことが可能である。また、このようなカラーチェンジバルブ１１Ａであれは、小型であるにも関わらず比較的低圧のパイロットエアで動作することができ、しかも耐久性にも優れたものとすることができる。

［第３の実施形態］
以下、本発明のバルブ装置を具体化した第３の実施形態のカラーチェンジバルブ１１Ｂを図４に基づき詳細に説明する。図４（ａ）及び（ｂ）はカラーチェンジバルブ１１Ｂを示す概略縦断面図である。なお、本実施形態では第１の実施形態と相違する部分について中心に説明し、共通する部分については同じ部材番号を付すのみとし詳細な説明を省略する。

図４（ａ）及び（ｂ）に示されるように、このカラーチェンジバルブ１１Ｂは、弁駆動部１２内に第１磁性部材である第１永久磁石５６と第２磁性部材である第２永久磁石５７とを備えている。第１永久磁石５６及び第２永久磁石５７はともに環状をなす磁石であるが、上記第１実施形態のものと設置箇所が異なっている。第１永久磁石５６は、ロッド部４２の小径部に挿通されるとともに、ピストン部４３の上端面中央部に接するようにして固定されている。一方、第２永久磁石５７は、円筒状をした非磁性体材料製のスリーブ５９（近接固定部材）を介してピストンハウジング２１側に取り付けられている。具体的にいうと、このスリーブ５９は、一端側が天井部２４にあるロッド逃がし孔２５に取り付けられており、他端側がピストン部４３のある方向に到っている。そして、この他端側の端面に第２永久磁石５７が接着剤等により固定されている。その結果、例えば第２永久磁石５７を天井部にじかに固定したような場合に比べて、第２永久磁石５７が第１永久磁石５６に近づいて対向配置された状態で保持固定される。第１永久磁石６６及び第２永久磁石６７は互いに異極を向けた状態となっており、両者間には磁気吸引力が作用する。なお、スリーブ５９及び第２永久磁石５７は、ロッド部４２の小径部の外径よりも大きい孔を中心に有しており、ロッド部４２と非接触状態を保つようになっている。

以上のように構成されたカラーチェンジバルブ１１Ｂであっても、パイロットエアの給排により弁ロッド４１を上下方向に駆動させて、弁部４４を弁座３５に接離させることにより、弁の開閉制御を行うことが可能である。また、このようなカラーチェンジバルブ１１Ｂであれは、小型であるにも関わらず比較的低圧のパイロットエアで動作することができ、しかも耐久性にも優れたものとすることができる。

［第４の実施形態］
以下、本発明のバルブ装置を具体化した第４の実施形態のカラーチェンジバルブ１１Ｃを図５に基づき詳細に説明する。図５（ａ）及び（ｂ）はカラーチェンジバルブ１１Ｃを示す概略縦断面図である。なお、本実施形態では第１の実施形態と相違する部分について中心に説明し、共通する部分については同じ部材番号を付すのみとし詳細な説明を省略する。

図５（ａ）及び（ｂ）に示されるように、このカラーチェンジバルブ１１Ｃでは、ロッド部４２の小径部においてピストン部４３よりも基端側となる位置に、円筒状をしたスリーブ５５（近接固定部材）が装着されている。スリーブ５５の上側には第１永久磁石５６が配置され、さらにその上側には非磁性体材料からなるナット６９等の締結部材が配置されている。そして、ナット６９を締め付けることによって、第１永久磁石５６がスリーブ５５に対して固定されている。そして、以上のように構成されたカラーチェンジバルブ１１Ｃであっても、パイロットエアの給排により弁ロッド４１を上下方向に駆動させて、弁部４４を弁座３５に接離させることにより、弁の開閉制御を行うことが可能である。また、このようなカラーチェンジバルブ１１Ｃであれは、小型であるにも関わらず比較的低圧のパイロットエアで動作することができ、しかも耐久性にも優れたものとすることができる。

［第５の実施形態］
以下、本発明のバルブ装置を具体化した第５の実施形態のカラーチェンジバルブ１１Ｄを図６に基づき詳細に説明する。図６（ａ）及び（ｂ）はカラーチェンジバルブ１１Ｄを示す概略縦断面図である。なお、本実施形態では第１の実施形態と相違する部分について中心に説明し、共通する部分については同じ部材番号を付すのみとし詳細な説明を省略する。

本実施形態では、第２磁性部材として永久磁石以外のものが用いられている。図６（ａ）及び（ｂ）に示されるように、このカラーチェンジバルブ１１Ｄでは、ピストンハウジング２１の天井部となる箇所に、円盤状をなす磁性体製の蓋部材７０が螺着されており、これが第２磁性部材として機能している。つまり、ピストン部４３は、この蓋部材７０と第１永久磁石５６との間で作用する磁気吸引力が作用することで、第１方向Ａ１に押圧されるようになっている。なお、このような蓋部材７０は、鉄系の金属や、ステンレスのうち磁性体である合金などを用いて形成される。

［第６の実施形態］
以下、本発明のバルブ装置を具体化した第６の実施形態のカラーチェンジバルブ１１Ｅを図７、図８に基づき詳細に説明する。図７（ａ）及び（ｂ）はカラーチェンジバルブ１１Ｅを示す概略縦断面図である。図８は、カラーチェンジバルブ１１Ｅを色替装置ＣＶ２の一部として使用した時の状態を説明するための概略図である。なお、本実施形態では第１の実施形態と相違する部分について中心に説明し、共通する部分については同じ部材番号を付すのみとし詳細な説明を省略する。

図７（ａ）及び（ｂ）に示されるように、このカラーチェンジバルブ１１Ｅは、弁駆動部１２を備える一方で、弁本体部１３を構成しているバルブハウジング３１を備えていない。従って、弁ロッド４１の先端側がピストンハウジング２１から突出し、カラーチェンジバルブ１１Ｅの外部に露呈している。このカラーチェンジバルブ１１Ｅの場合、ピストンハウジング２１の下端面にて開口するロッド挿通孔２３に、隔離部材としてのダイアフラム７１が設けられている。ダイアフラム７１は、流路３４側に導入される塗料や洗浄剤などが連通空間を介してピストン収容空間２２側に漏れるのを防止する役割を果たす。また、ピストンハウジング２１の上面には開口が形成されており、そこには断面コ字状の蓋部材７３が螺着されることで、ピストン収容空間２２が形成されている。この蓋部材７３におけるロッド逃がし孔２５の内端側開口部には取付凹部が形成され、その取付凹部に対して第１永久磁石５７が装着されている。また、ピストンハウジング２１の側面下部においてパイロットポート５３の上下位置には一対のパッキング収容凹部が設けられ、それらパッキング収容凹部にそれぞれパッキング７２が装着されている。

一方、図８に示されるように、本実施形態におけるマニホールドブロックＭ２はバルブハウジングとしての機能を有するものであって、その複数箇所には複数のバルブ装着凹部７４が形成されている。各バルブ装着凹部７４の底部側領域は塗料等が流れる流路３４となっており、この流路３４の部分に連通して入力ポート３２及び出力ポート３３が形成されている。各バルブ装着凹部７４の底部中央部に位置する出力ポート３３は、マニホールドブロックＭ２に設けられた各々の副流路Ｒ２に接続されており、その接続部分には弁座３５が形成されている。また、マニホールドブロックＭ２には複数のパイロットエア導入路７５が設けられており、各々のパイロットエア導入路７５は各バルブ装着凹部７４の内側面にて開口している。そして、各バルブ装着凹部７４にそれぞれカラーチェンジバルブ１１Ｅを装着することで色替装置ＣＶ２が構成されている。

以上のように構成された色替装置ＣＶ２であっても、カラーチェンジバルブ１１Ｅに対するパイロットエアの給排により弁ロッド４１を上下方向に駆動させて、弁部４４をマニホールドブロックＭ２側の弁座３５に接離させることができる。よって、弁の開閉制御を行うことが可能である。また、このようなカラーチェンジバルブ１１Ｅであれは、小型であるにも関わらず比較的低圧のパイロットエアで動作することができ、しかも耐久性にも優れたものとすることができる。

なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。

・例えば、図９に示す別の実施形態のカラーチェンジバルブ１１Ｆのように、ピストン収容空間２２を非磁性体からなる円盤状の蓋部材８１で閉塞し、その蓋部材８１に第２永久磁石５７を取り付けた構成としてもよい。また、図１０に示す別の実施形態のカラーチェンジバルブ１１Ｇにおいても同様に、ピストン収容空間２２を非磁性体からなる円盤状の蓋部材８２で閉塞した構成としてもよい。つまり、ピストンハウジング２１における天井部は、ピストンハウジング２１と一体構造でなくてもよく、別体構造であってもよい。

・上記第１の実施形態等においては、サポートアッセンブリ３８における下側のシール部材３７を用いて、塗料や洗浄剤などが連通空間を介してピストン収容空間２２側に漏れるのを防止していたが、これに代えてダイアフラム７１を設けるようにしてもよい。

・上記各実施形態では付勢手段としてコイルばね５４が用いられていたが、コイルばね５４以外の形状のばねを用いてもよいほか、ばね以外の付勢手段を用いてもよい。

・上記各実施形態では、第１永久磁石５６，６６及び第２永久磁石５７，６７がいずれも環状であったが、これらの形状は環状に限定されず、任意の形状であってよい。

・上記各実施形態では、付勢手段の付勢力が弁を閉成する方向に作用し、パイロットエアの圧力及び永久磁石同士の吸引力が弁を開成する方向に作用するように構成したが、これに限定されない。即ち、付勢手段の付勢力が弁を開成する方向に作用し、パイロットエアの圧力及び永久磁石同士の吸引力が弁を閉成する方向に作用するように構成してもよい。

・上記第５の実施形態では、移動体である弁ロッド４１側に第１永久磁石５６を設け、固定体であるピストンハウジング２１側に永久磁石ではない第２磁性部材（蓋部材７０）を設けるようにしたが、これを逆にしてもよい。即ち、弁ロッド４１側に永久磁石ではない第１磁性部材を設け、ピストンハウジング２１側に第２永久磁石５７を設けるようにしてもよい。

・上記各実施形態では、近接固定部材がロッド部４２やピストン部４３やピストンハウジング２１と別体で構成されていたが、これをロッド部４２と一体、ピストン部４３と一体、またはピストンハウジング２１と一体に形成してもよい。同様にストッパ部材についてもロッド部４２と一体、ピストン部４３と一体、またはピストンハウジング２１と一体に形成してもよい。

・上記各実施形態では、本発明のバルブ装置を塗装設備における色替装置ＣＶ１，ＣＶ２を構成するカラーチェンジバルブ１１〜１１Ｈとして用いたが、これに限定されることはなく、他の用途に用いても勿論よい。

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した各実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

（１）請求項１乃至６のいずれか１項において、前記付勢手段の付勢力は弁を閉成する方向に作用する一方、前記パイロットエアの圧力及び前記磁気吸引力は弁を開成する方向に作用すること。

（２）請求項１乃至６のいずれか１項において、前記第１磁性部材及び前記第２磁性部材以外のバルブ構成部品は非磁性体製であること。

１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ．１１Ｆ，１１Ｇ，１１Ｈ…バルブ装置としてのカラーチェンジバルブ
２１…（ピストン）ハウジング
２２…ピストン収容空間
３５…弁座
４１…弁ロッド
４３…ピストン部
５１…第１室
５２…第２室
５３…パイロットポート
５６，６６…第１磁性部材としての第１永久磁石
５７，６７…第２磁性部材としての第２永久磁石
７０…第２磁性部材としての磁性体製の蓋部材
５５，５９…近接固定部材としてのスリーブ
５８…ストッパ段部
６８…ストッパ部材
Ａ１…第１方向
Ａ２…第２方向

Claims (6)

1. ピストン収容空間を有するハウジングと、
   前記ピストン収容空間内となる位置にピストン部が設けられ、前記ピストン収容空間外となる先端側に弁部が形成された弁ロッドと、
   前記ハウジングにおいて前記ピストン部により区画形成された第１室及び第２室のうち前記第１室側に設けられ、前記ピストン部を前記弁ロッドの軸線に沿った第１方向に駆動させるパイロットエアが供給されるパイロットポートと、
   前記ハウジングにおける前記第２室側に設けられ、前記ピストン部を前記第１方向とは反対の第２方向に付勢する付勢手段と
   を備え、前記パイロットエアの給排により前記弁部を弁座に接離させることで弁の開閉を制御するバルブ装置であって、
   前記弁ロッド側に設けられた第１磁性部材と、前記第１磁性部材と対向した状態で前記ハウジング側に設けられた第２磁性部材とを備え、
   前記第１磁性部材及び前記第２磁性部材のうちの少なくとも一方が永久磁石であり、
   前記両磁性部材間には、前記ピストン部を前記第１方向に駆動させるとともに相互の接近に伴い増大する磁気吸引力が作用するとともに、最接近時であっても前記両磁性部材同士が空隙を隔てて対向する配置関係が設定されている
   ことを特徴とするバルブ装置。
2. 前記パイロットエアの未供給時に前記ピストン部に対して作用する前記磁気吸引力は、前記付勢手段の前記付勢力よりも小さく、
   前記パイロットエアの供給時に前記ピストン部に対して作用する前記磁気吸引力及び前記パイロットエアによる押圧力の総和は、前記付勢手段の前記付勢力よりも大きい
   ことを特徴とする請求項１に記載のバルブ装置。
3. 前記第１磁性部材及び前記第２磁性部材はともに永久磁石であり、
   前記弁ロッド側には、前記第１磁性部材としての第１永久磁石を、前記第２磁性部材としての第２永久磁石に近づけた状態で保持固定する近接固定部材が設けられている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のバルブ装置。
4. 前記第１磁性部材及び前記第２磁性部材はともに永久磁石であり、
   前記ハウジング側には、前記第２磁性部材としての第２永久磁石を、前記第１磁性部材としての第１永久磁石に近づけた状態で保持固定する近接固定部材が設けられている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のバルブ装置。
5. 前記ハウジング側には、前記ピストン部において前記第１永久磁石が存在しない箇所と当接し合うことで前記永久磁石同士の衝突を回避させるためのストッパ段部が設けられている
   ことを特徴とする請求項３または４に記載のバルブ装置。
6. 前記弁ロッド側には、前記ハウジングにおいて前記第２永久磁石が存在しない箇所と当接し合うことで前記永久磁石同士の衝突を回避させるためのストッパ部材が設けられている
   ことを特徴とする請求項３または４に記載のバルブ装置。

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