JP5699962B2 - ピンチバルブ - Google Patents

Description

本発明は、通路における流体の流通状態を切換可能なピンチバルブに関する。

従来から、チューブ等で形成された管体の内部を流通する流体の流通状態を切り換えるためにピンチバルブが用いられている。このピンチバルブは、ボディと、弾性材料から形成され該ボディの内部に設けられ内部に流体が流通する管体と、前記管体を挟むことで変形させ流体の流通状態を切り換える挟圧子と、前記挟圧子を前記管体に接近・離間させる方向に付勢するピストンとを備える。そして、例えば、圧力流体の供給作用下にピストンが管体側に向かって押圧され移動することで、前記ピストンと共に挟圧子が移動し、前記管体がボディと挟圧子との間に挟持されて押し潰される。これにより、管体の内部を通じた流体の流通が遮断される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−１７４３５２号公報

上述したような従来技術に係るピンチバルブでは、弾性材料からなる管体を押し潰すことで流体の流通を遮断しているが、長年の使用によって前記管体の弾性が徐々に低下していく。これにより、挟圧子による管体の押圧状態が解除された場合でも、管体が自らの弾性によって元の形状へと復帰することができず、該管体の通路断面積が減少したままの状態となることがある。その結果、挟圧子が上昇した流体の連通状態（弁開状態）においても、流体を所望の流量で流通させることができず、該流量が低下してしまうという問題が生じる。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、長年使用時においても管体の状態にかかわらず流体を常に安定した流量で流通させることが可能なピンチ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、ボディと、
弾性を有し、前記ボディに保持され内部に流体の流通する管体と、
前記ボディに連結され、コイルへの通電作用下に励磁して可動鉄心が固定鉄心側へと吸引されるソレノイド部と、
前記管体に臨んで配置され、前記ボディの軸方向に沿って変位自在な弁体を有し、前記ソレノイド部の励磁作用下に前記弁体を前記管体側へと押圧する弁機構と、
前記弁体が前記管体から離間する方向へと変位する際、前記管体を前記弁体側に向かって吸引する吸引手段と、
を備え、
前記弁体が前記管体側へと変位することで該管体が前記ボディとの間で挟持され前記流体の流通が遮断されると共に、前記吸引手段は、前記弁体に設けられ該管体の外周面に当接するパッドの脚部と前記管体とに囲まれる第１の空間内に負圧流体を供給する負圧流体供給部を有し、前記負圧流体によって前記管体を吸引することを特徴とする。

本発明によれば、ボディに対して変位自在な弁体を有し、前記弁体をソレノイド部の励磁作用下に変位させることで管体をボディとの間に挟持するピンチバルブにおいて、前記弁体が前記管体から離間する方向に変位する際、前記管体を前記弁体側に向かって吸引する吸引手段を備えている。

従って、例えば、長年の使用によって管体の弾性が低下し、ソレノイド部の非励磁時において前記管体の弾性によって前記弁体を押し戻すことができなくなった場合でも、吸引手段によって前記管体を前記弁体側に向かって吸引することで、該管体を押圧される前の状態へと復帰させ、その流路断面積を確保することができるため、前記管体の状態にかかわらず所望流量の流体を常に安定的に流通させることができる。

また、吸引手段は、管体と弁体とで囲まれる第１の空間内に負圧流体を供給する負圧流体供給部を有し、前記負圧流体によって前記管体を吸引するとよい。

さらに、弁体のソレノイド部側に形成された端面とボディの弁孔とによって囲まれた第２の空間を有し、前記弁体の変位方向と直交方向における第１の空間の断面積を、前記弁体の変位方向と直交方向における前記第２の空間の断面積に対して小さく設定するとよい。

さらにまた、第１の空間は、管体に臨む弁体の端面に設けられ、前記管体に当接する脚部を有したパッドによって形成するとよい。

またさらに、負圧流体供給部は、ボディに形成される供給ポートと、弁体に形成され、前記供給ポートと第１の空間とを連通させる第１通路と、前記供給ポートと第２の空間とを連通させる第２通路とを備えるとよい。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、弁体が管体から離間する方向に変位する際に、前記管体を前記弁体側に向かって吸引可能な吸引手段を備えることにより、例えば、長年の使用によって管体の弾性が低下し、該弾性によって前記弁体を押し戻すことができなくなった場合でも、吸引手段によって前記管体を前記弁体側に向かって吸引することで、該管体を押圧される前の形状へと復帰させることができるため、前記管体の状態にかかわらず常に所望流量の流体を安定的に流通させることができる。

本発明の実施の形態に係るピンチバルブを示す全体断面図である。 図１のピンチバルブにおいて弁体が変位してチューブを挟み込んで流路を遮断した状態を示す全体断面図である。 図１のピンチバルブにおいて、負圧流体を供給することでチューブを吸引した状態を示す拡大断面図である。

本発明に係るピンチ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、本発明の実施の形態に係るピンチバルブを示す。

このピンチバルブ１０は、図１及び図２に示されるように、例えば、水や血液等の流体が流通するチューブ（管体）１２の挿通されたボディ１４と、前記ボディ１４の上部に連結されるソレノイド部１６と、前記ソレノイド部１６及びボディ１４の内部に設けられ、該ソレノイド部１６の励磁作用下に軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って変位する弁機構１７とを含む。

ボディ１４は、例えば、樹脂製材料から形成され、水平方向に一直線上に貫通した貫通孔１８を有し、その略中央部には貫通孔１８の延在方向に対して直交した挟圧部２０が形成される。挟圧部２０は、且つ、該貫通孔１８の内周面に対して所定高さだけ突出して形成されると共に、前記挟圧部２０の先端は半球状に形成される。

また、ボディ１４の略中央部には、貫通孔１８と連通し、該貫通孔１８と直交する方向に延在した弁孔２２が形成され、該弁孔２２は前記貫通孔１８から上方（矢印Ａ方向）に向かって形成される。この弁孔２２には、後述する弁機構１７の弁体４８が変位自在に設けられ、該弁体４８が設けられた状態でカバープレート２４によって閉塞される。すなわち、チューブ１２は、ボディ１４において弁孔２２と直交方向に延在している。

さらに、ボディ１４の側面には、図示しない負圧流体供給源（例えば、真空ポンプ）から配管を通じて負圧流体の供給される供給ポート２６が形成される。この供給ポート２６は、貫通孔１８と略平行に延在して弁孔２２と連通している。

チューブ１２は、例えば、ゴムや樹脂製材料等の弾性を有する材質から管状に形成され、ボディ１４の貫通孔１８に挿通される。そして、チューブ１２は、その外周面が貫通孔１８の内周面に密着することでボディ１４に対して支持されると共に、その内部には流体の流通する流路２８が形成される。

ソレノイド部１６は、ボディ１４の上部に連結される円筒状のハウジング３０と、前記ハウジング３０の内部に設けられコイル３２が巻回されるボビン３４と、前記ボビン３４の内部に設けられる固定鉄心３６と、該固定鉄心３６と同軸上で変位自在に設けられる可動鉄心３８とを含む。

ボビン３４は、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿った両端部に半径外方向に突出した一対の鍔部４０ａ、４０ｂを備え、前記鍔部４０ａ、４０ｂがハウジング３０の内周面に係合されると共に、一方の鍔部４０ａと他方の鍔部４０ｂとの間にコイル３２が巻回されている。なお、コイル３２は、図示しない電源に対して電気的に接続されている。

固定鉄心３６は、例えば、電磁ステンレス等の磁性材料から形成され、その下端部がカバープレート２４に対して固定されると共に、上端部がボビン３４の内部に挿入され固定されている。また、固定鉄心３６の中央部には、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って貫通したシャフト孔４２が形成され、後述する弁機構１７のシャフト５０が挿通され変位自在に支持される。

可動鉄心３８は、固定鉄心３６と同様に、例えば、電磁ステンレス等の磁性材料から形成され、ボビン３４の内部に沿って変位自在に設けられる。この可動鉄心３８の一端部が固定鉄心３６に臨むと共に、該固定鉄心３６側（矢印Ｂ方向）に向かって先細状となるテーパ面を有している。また、可動鉄心３８の一端部には、該可動鉄心３８の軸線と直交した平面状で、且つ、シャフト５０に当接する当接面４４が形成される。

一方、可動鉄心３８の他端部は、ハウジング３０の上部に連結されたエンドカバー４６に臨むように配置される。

そして、図示しない電源に接続されたコイル３２に通電を行うことにより、該コイル３２が励磁して可動鉄心３８が固定鉄心３６側（矢印Ｂ方向）へと吸引され所定距離だけ移動する。

弁機構１７は、ボディ１４の弁孔２２に設けられる弁体４８と、前記弁体４８の上端面に当接し固定鉄心３６に対して変位自在に支持されるシャフト５０と、前記ボディ１４に設けられる挟圧部２０とを含む。

弁体４８は、例えば、樹脂製材料から断面矩形状に形成され、チューブ１２に臨む下端面には該チューブ１２側（矢印Ｂ方向）に向かって突出して当接する突起部５２が設けられる。この突起部５２は、チューブ１２を挟んで挟圧部２０と対向するように配置されると共に、前記挟圧部２０と同様に先端が半球状に形成される。

また、弁体４８の内部には、該弁体４８の外周面から突起部５２まで延在する供給通路（第１通路）５４が形成される。この供給通路５４は、供給ポート２６に臨む弁体４８の外周面に開口し、貫通孔１８と略平行に延在した後、前記弁体４８の中央部において突起部５２側（矢印Ｂ方向）へと略直角に曲がり、該突起部５２の中央へと貫通している。また、供給通路５４の途中には、弁体４８の上面側（矢印Ａ方向）に向かって延在して貫通した分岐通路（第２通路）５６が形成される。

そして、供給ポート２６と供給通路５４とが連通した状態で、該供給ポート２６に負圧流体が供給されることにより、該負圧流体が、供給通路５４を通じて弁体４８の突起部５２まで流通し、後述するパッド６６の脚部６４とチューブ１２の外周面とで囲まれた第１空間（第１の空間）５８へ供給されると同時に、前記弁体４８の上面側に形成された第２空間（第２の空間）６０へと流通する。この第２空間６０は、図２に示されるように、弁体４８の上面、カバープレート２４及び弁孔２２によって囲まれて形成される。すなわち、供給ポート２６、供給通路５４及び分岐通路５６が、負圧流体を第１及び第２空間５８、６０へと供給可能な負圧流体供給部として機能する。

さらに、弁体４８の外周面には、環状溝を介して一対のシールリング６２ａ、６２ｂが設けられ、前記シールリング６２ａ、６２ｂは、供給通路５４の開口部を挟んで弁体４８の上面側（矢印Ａ方向）及び下面側（矢印Ｂ方向）となる位置に互いに所定間隔離間して設けられる。そして、シールリング６２ａ、６２ｂが弁孔２２の内周面に当接することにより、供給ポート２６から供給通路５４へと供給される負圧流体が弁孔２２の外部へと漏出することが防止される。

一方、弁体４８の下部には、チューブ１２に当接する脚部６４を有したパッド６６が装着される。このパッド６６は、例えば、ウレタン、シリコーン、ゴム等の弾性材料から形成され、円盤状のベース部６８と、該ベース部６８に対して徐々に拡径するように円錐状に形成された脚部６４とを有し、前記ベース部６８の中央に形成された孔部に、弁体４８の突起部５２を挿通させ、該ベース部６８と弁体４８の下面とを当接させた状態で装着される。

脚部６４は、弁体４８の下面に対して突起部５２と略同一の高さとなるように形成され、環状に形成された端部がチューブ１２に当接し、前記チューブ１２の外周面と前記脚部６４とによって第１空間５８を形成する。図３に示されるように、この第１空間５８の最大断面積Ｄ１は、第２空間６０の最大断面積Ｄ２に対して小さく設定される（Ｄ１＜Ｄ２）。換言すれば、第１空間５８の最大断面積Ｄ１を構成する脚部６４の直径が、第２空間６０の最大断面積Ｄ２を構成する弁孔２２の内周径に対して小さくなるように形成される。

シャフト５０は、一定径で軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って延在した軸体であり、固定鉄心３６の内部にシャフト孔４２を介して変位自在に挿通される。シャフト５０の一端部が弁体４８の上面に当接し、他端部が可動鉄心３８の当接面４４に当接している。そして、可動鉄心３８がボディ１４側（矢印Ｂ方向）に変位することでシャフト５０が押圧され、該シャフト５０を介して弁体４８が下方（矢印Ｂ方向）へと押圧され、それに伴って、弁孔２２に沿ってチューブ１２側（矢印Ｂ方向）へと移動して突起部５２がチューブ１２を押し潰すように変形させる。

本発明の実施の形態に係るピンチバルブ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、以下の説明では、図１に示されるソレノイド部１６が非励磁状態で、可動鉄心３８、シャフト５０及び弁体４８に下方（矢印Ｂ方向）への推力が付勢されておらず、チューブ１２の内部を流体が流通している弁開状態を初期状態として説明する。また、供給ポート２６及び供給通路５４に対して負圧流体が供給されていない状態について説明する。

先ず、このような初期状態において、図示しない電源からソレノイド部１６のコイル３２に対して通電を行うことにより、該コイル３２が励磁され、その励磁作用下によって可動鉄心３８が固定鉄心３６側（矢印Ｂ方向）へと吸引される。

これにより、図２に示されるように、可動鉄心３８によってシャフト５０がボディ１４側（矢印Ｂ方向）に向かって押圧されると同時に、弁体４８が前記シャフト５０によって押圧されてチューブ１２側（矢印Ｂ方向）に向かって移動する。そして、弁体４８の突起部５２がチューブ１２を挟圧部２０側（矢印Ｂ方向）へと押圧し、該挟圧部２０との間で前記チューブ１２を押し潰すことで、該チューブ１２の流路２８を閉塞する。その結果、チューブ１２の流路２８を通じた流体の流通が遮断された弁閉状態となる。

一方、ソレノイド部１６への通電を停止することで、コイル３２の励磁状態が解除されて可動鉄心３８に対する固定鉄心３６側（矢印Ｂ方向）への吸引が滅勢される。これにより、弁体４８はチューブ１２の弾性（反力）によって固定鉄心３６側（矢印Ａ方向）へと押し戻され、それに伴って、シャフト５０及び可動鉄心３８がエンドカバー４６側（矢印Ａ方向）へと変位する。

その結果、弁体４８と挟圧部２０とによるチューブ１２に対する押圧状態が解除され、前記チューブ１２はその弾性作用下に図１に示される初期形状へと復帰し、流路２８を通じて流体が流通可能な弁開状態（初期状態）となる。

次に、長年の使用によってピンチバルブ１０を構成するチューブ１２の弾性（反力）が低下した場合について図３を参照しながら説明する。なお、ここでは、図２に示す弁体４８が下方（矢印Ｂ方向）へと変位し、チューブ１２を押し潰すことで流体の流通を遮断した弁閉状態を初期状態として説明する。

先ず、図示しない負圧流体供給源から供給ポート２６に対して予め負圧流体を供給することにより、負圧流体が、前記供給ポート２６から弁体４８の供給通路５４を通じて突起部５２から第１空間５８内へと供給される。これにより、負圧流体によって第１空間５８に臨むチューブ１２の外周面が突起部５２側へと吸引され当接する。また、同時に、負圧流体は、分岐通路５６を通じて第２空間６０内へと供給される。

そして、上述したチューブ１２の吸引状態において、ソレノイド部１６への通電を停止することで可動鉄心３８に対する固定鉄心３６側（矢印Ｂ方向）への吸引が滅勢され、それに伴って、弁体４８によるチューブ１２への押圧力が滅勢される。

チューブ１２が所定の弾性を有した通常状態であれば、弁体４８はチューブ１２の反力（弾性）によって固定鉄心３６側（矢印Ａ方向）へと押し戻されるが、前記チューブ１２の弾性が低下しているため、該弾性で前記弁体４８、シャフト５０及び可動鉄心３８をエンドカバー４６側（矢印Ａ方向）へと押し戻すことができない。しかしながら、チューブ１２は、第１空間５８に対する負圧流体の供給作用下に突起部５２に対して吸引されて密着し、且つ、第１空間５８の最大断面積Ｄ１と第２空間６０の最大断面積Ｄ２との差（|Ｄ１−Ｄ２|）によって弁体４８が上方（矢印Ａ方向）へと吸引され変位するため、前記弁体４８と共にチューブ１２が上方へと変位する。

これにより、チューブ１２の弾性が低下し、ソレノイド部１６の非励磁時において該弾性によって弁体４８を押し戻すことができない場合でも、負圧流体の供給作用下にチューブ１２及び弁体４８を上方（矢印Ｂ方向）へと変位させ、前記チューブ１２が押し潰されていない初期形状へと復帰させることができる。その結果、チューブ１２の流路２８における流路断面積を確保することができ、それに伴って、復帰させたチューブ１２の流路２８を通じて所望流量の流体を流通させることができる。

なお、上述した説明においては、チューブ１２において弾発力の低下が確認された場合に、負圧流体を供給して前記チューブ１２を吸引す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、前記チューブ１２の弾性が低下していない場合でも前記負圧流体を供給して該チューブ１２の吸引を行うようにしてもよい。すなわち、チューブ１２の使用状態（例えば、使用年数、使用頻度等）に基づいた弾性低下を考慮して負圧流体を供給するか否かを選択するのではなく、常に負圧流体を供給するようにしてもよい。

以上のように、本実施の形態では、ピンチバルブ１０において、長年使用によってチューブ１２における弁体４８の突起部５２で押圧される部位近傍の弾性（反力）が低下した場合でも、ボディ１４の供給ポート２６を通じて前記弁体４８の突起部５２から第１空間５８へと負圧流体を供給することで、前記チューブ１２を前記弁体４８に対して吸引し、且つ、第２空間６０の最大断面積Ｄ２を、第１空間５８の最大断面積Ｄ１に対して大きく設定することにより、前記第１空間５８と第２空間６０との断面積の差（Ｄ２−Ｄ１）によって弁体４８を上方へ付勢する吸引力を与え、チューブ１２を吸引した前記弁体４８を上方（矢印Ａ方向）へと変位させることが可能となる。

その結果、チューブ１２の弾性が低下した場合でも、ソレノイド部１６が非励磁状態にある弁開時において、負圧流体の供給作用下に弁体４８を固定鉄心３６側へと確実に変位させ、チューブ１２を押圧される前の形状へと復帰させることにより、チューブ１２における流路断面積を確保することができるため、前記チューブ１２の流路２８を通じて所望流量の流体を確実且つ安定的に流通させることができる。

なお、本発明に係るピンチバルブは、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…ピンチバルブ １２…チューブ
１４…ボディ １６…ソレノイド部
１７…弁機構 １８…貫通孔
２０…挟圧部 ２２…弁孔
２４…カバープレート ２６…供給ポート
３６…固定鉄心 ３８…可動鉄心
４８…弁体 ５２…突起部
５４…供給通路 ５６…分岐通路
５８…第１空間 ６０…第２空間
６４…脚部 ６６…パッド

Claims (4)

1. ボディと、
   弾性を有し、前記ボディに保持され内部に流体の流通する管体と、
   前記ボディに連結され、コイルへの通電作用下に励磁して可動鉄心が固定鉄心側へと吸引されるソレノイド部と、
   前記管体に臨んで配置され、前記ボディの軸方向に沿って変位自在な弁体を有し、前記ソレノイド部の励磁作用下に前記弁体を前記管体側へと押圧する弁機構と、
   前記弁体が前記管体から離間する方向へと変位する際、前記管体を前記弁体側に向かって吸引する吸引手段と、
   を備え、
   前記弁体が前記管体側へと変位することで該管体が前記ボディとの間で挟持され前記流体の流通が遮断されると共に、前記吸引手段は、前記弁体に設けられ該管体の外周面に当接するパッドの脚部と前記管体とに囲まれる第１の空間内に負圧流体を供給する負圧流体供給部を有し、前記負圧流体によって前記管体を吸引することを特徴とするピンチバルブ。
2. 請求項１記載のピンチバルブにおいて、
   前記弁体の前記ソレノイド部側に形成された端面と前記ボディの弁孔とによって囲まれた第２の空間を有し、前記弁体の変位方向と直交方向における前記第１の空間の断面積が、前記弁体の変位方向と直交方向における前記第２の空間の断面積に対して小さく設定されることを特徴とするピンチバルブ。
3. 請求項１又は２記載のピンチバルブにおいて、
   前記第１の空間は、前記管体に臨む前記弁体の端面に設けられ、前記管体に当接する脚部を有したパッドによって形成されることを特徴とするピンチバルブ。
4. 請求項２記載のピンチバルブにおいて、
   前記負圧流体供給部は、前記ボディに形成される供給ポートと、
   前記弁体に形成され、前記供給ポートと前記第１の空間とを連通させる第１通路と、
   前記供給ポートと前記第２の空間とを連通させる第２通路と、
   を備えることを特徴とするピンチバルブ。
   

Images