JP6355366B2 - ピンチバルブ - Google Patents

Description

本発明は、化学工場、半導体製造、食品、バイオなどの各種産業分野における各種流体を移送するときに用いられるピンチバルブに関する。

従来、各種流体を移送する管体を内部に有するピンチバルブとして、図８に示すようなピンチバルブ１００が知られている。このピンチバルブ１００は、本体１０１の内部に、流路を形成するチューブ１０２を、弁箱内に、モータ１０３を、モータ１０３の下方に、モータ１０３の正逆駆動により上下動する昇降体１０４を、昇降体の下端に押止材１０５を有する。チューブ１０２はゴムなどの弾性材料によって構成され、昇降体１０４の上下動に伴って押止材１０５が上下動し、チューブ１０２を径方向に押圧または押圧力を解放して流路を開閉する。

しかしながら、押止材１０５によってチューブ１０２内の流路を完全に閉状態にするためには、かなり大きな押圧力が必要となる。このため、押圧力によって流路を閉じた状態、すなわちチューブ１０２の内周面を接触させた状態で長期間放置すると、押圧力を解放したときに、チューブ１０２が押し潰された状態から復元しなくなったり、復元するのに時間がかかったりするおそれがある。チューブ１０２が復元しなかったり、復元するのに時間がかかったりすると、このピンチバルブ１００は所定の流量を確保することができなくなるおそれがある。

このようなチューブ１０２が押し潰された状態から復元しなくなったり、復元するのに時間がかかったりすることを防止するようにしたピンチバルブとして、図９に示すようなピンチバルブ２００が知られている（例えば特許文献１参照）。このピンチバルブ２００は、図９に示すように、ホース２０１の両側にガイド孔２０２が形成された一対の可動アーム２０３が配置されており、可動アーム２０３はホース２０１を押圧するプッシャー２０４とリンク２０５を介して連結されている。プッシャー２０４とリンク２０５はボルトによって一体的に固定されている。一方、可動アーム２０３とリンク２０５はガイド孔２０２を自由に移動するガイドピン２０６によって摺動自在に連結されている。プッシャー２０４がホース２０１を押圧してホース２０１の内周面を密着させる閉操作時には、可動アーム２０３はプッシャー２０４に連動してホース２０１から離れる方向に駆動される。また、プッシャー２０４がホース２０１の押圧する力を解放する開操作時には、プッシャー２０４がホース２０１の開方向に移動する動作に連動して、可動アーム２０３はホース２０１を両側から挟む方向に駆動される。このとき、可動アーム２０３がホース２０１の両側からホース２０１を挟むことによって、ホース２０１を元の形状に復元させることができる。

特開２００３−９０４４６号公報

しかしながら、上記特許文献１記載のピンチバルブでは、それぞれ異なる部品であるプッシャー２０４と可動アーム２０３とを連動して作動させるために、プッシャー２０４と可動アーム２０３との間にリンク２０５を介在させている。この構成は部品点数が増加するだけでなく、一対の可動アーム２０３を左右対称に作動させホース２０１に同時に作用させるために、微妙な調整が必要となることから組立作業に時間と熟練を必要とする。また、プッシャー２０４と可動アーム２０３とが連動して作動することから、部品の腐食や連結部の緩みなどによって、可動アーム２０３の作動が左右対称でなくなるなどの不具合が生じるおそれがある。可動アーム２０３が左右対称に作動しないと、ホース２０１の変形や弾性復元する時間の遅れなどが生じるおそれがある。また、ピンチバルブ内部に多くの部品が連動するように配置されていることから、ピンチバルブが大型化しやすい。また、プッシャー２０４、可動アーム２０３、リンク２０５からなる可動部がピンチバルブ内部に配置されることから、不具合が生じても、不具合を認識するのに時間がかかるおそれがある。

本発明の目的は、作動不良が少なく、押圧された管体を安定して復元することができるとともに、コンパクトなピンチバルブを提供することである。

本発明の一態様によれば、本体と、弾性を有し内部に流路を有するとともに本体に収容される管体と、管体を押圧しまたは押圧を解除して流路を閉状態または開状態にする押圧手段と、管体が押圧された状態から全開状態に復元する動作を補助する復元補助手段と、を備えるピンチバルブにおいて、復元補助手段は、押圧手段が管体を押圧したときに、押圧され変形した管体の少なくとも一部を受容する凹面を有する管体受容部と、管体の復元を補助するように構成された補助部であって、凹面から連続的に隆起するとともに、押圧手段が管体の押圧を解除したときに押圧手段の押圧方向及び流路軸線方向と直交する方向に管体を押圧する、凸面を有する補助部と、押圧手段に一体的に固定される固定部と、を有し、復元補助手段が押圧手段と同一行程で移動する、ピンチバルブが提供される。

すなわち、本発明の一態様では、復元補助手段が上記特許文献１に記載の発明とは異なり可動部を含まず、押圧手段と同一行程で移動するように押圧手段に一体的に固定されているので、復元補助手段と押圧手段との相対的な位置関係が維持された状態で管体の復元を補助することができる。すなわち、復元補助手段と押圧手段は両手段の間に、両手段を相対的に移動させるための可動部を設けることなく連結されているので、作動不良が少なく、安定して管体の復元を補助することができる。また、復元補助手段の中に可動部が存在せず、復元補助手段と押圧手段の間にも可動部が存在しないことから、部品点数を少なくすることができるだけでなく、組立作業を簡単にすることができる。また、復元補助手段が押圧手段と同一行程で移動することから、管体の復元を補助するのに必要な空間を小さくすることができ、ピンチバルブの大型化を防ぐことができる。ここで、上記可動部とは、複数の部品がギアやカムなどによって、押圧手段から復元補助手段へ駆動力を伝達する作用をする部分のことである。

本発明の一態様によれば、本体は、管体を収容する管体収容部と、管体収容部に連通するとともに全閉状態において復元補助手段を収容する復元補助手段収容部と、を備え、復元補助手段収容部の深さが管体収容部の深さより深い、ピンチバルブが提供される。

すなわち、本発明の一態様では、復元補助手段に管体受容部と補助部が設けられるとともに、本体に管体収容部と復元補助手段収容部が設けられたことから、可動部を含まない簡単な構成で管体の復元を補助することができる。

本発明の一態様によれば、補助部の流路軸線方向の長さが全閉状態の管体の内周面が接触している部分の流路軸線方向の長さよりも長い、ピンチバルブが提供される。

すなわち、本発明の一態様では、補助部の流路軸線方向の長さが全閉状態の管体の内周面が互いに接触している部分の流路軸線方向の長さよりも長く形成されていることから、補助部が管体の変形の大きい部分に対して広い範囲で接触することができ、安定して管体の復元を補助することができる。

本発明の一態様によれば、復元補助手段が管体の両側に対向して配置され、管体が全開状態に近づくにつれて、補助部の管体に接触している部分同士の間隔が狭くなるように、補助部の管体側の凸面が傾斜面または曲面を含む、ピンチバルブが提供される。

すなわち、本発明の一態様では、管体が全開状態に近づくにつれて、補助部の管体に接触している部分同士の間隔が狭くなるように、補助部の管体側の凸面が傾斜面または曲面で形成されていることから、補助部の管体に接触している部分同士の間隔を管体の開度に応じて適切な間隔にすることができ、管体に無理な力を加えることなく管体の復元を補助することができる。

本発明の一態様によれば、復元補助手段が管体の両側に対向して配置され、全開状態における補助部の管体に接触している部分同士の間隔が、管体の外径よりも僅かに狭い、ピンチバルブが提供される。

すなわち、本発明の一態様では、全開状態における補助部の管体に接触している部分同士の間隔が、管体の外径よりも僅かに狭く形成されていることから、管体が全開状態においても管体の復元を補助する力を受けることができ、管体が確実に全開状態になるように管体の復元を補助することができる。

本発明の一態様によれば、補助部の少なくとも管体に接触する面の静摩擦係数μが０．０１≦μ≦０．６である、ピンチバルブが提供される。

すなわち、本発明の一態様では、補助部の静摩擦係数μが０．０１≦μ≦０．６であることから、補助部が管体の復元を補助するときに管体の補助部と接触する面の摩耗を防ぐことができる。

本発明の一態様によれば、押圧手段が流路を全開状態および全閉状態の二段階の状態にするように駆動され、押圧手段より管体の流路の上流側若しくは管体の下側又は管体を挟んだ反対側に、管体を押圧して流路の開度を任意に調整する調整用押圧手段が装着されている、ピンチバルブが提供される。

すなわち、本発明の一態様では、ひとつの本体の上流側の部分に流量を調整するための押圧手段を配置し、下流側の部分に流路を開閉するための押圧手段を配置したことから、全閉状態から流量調整状態にするときに短時間で流量を安定させることができる。

本発明の一態様によれば、復元補助手段が、復元補助手段の中に可動部を含まず、押圧手段と同一行程で移動するように押圧手段に一体的に固定されているので、作動不良が少なく、押圧されていた管体を安定して復元することができるとともに、コンパクトなピンチバルブを提供することができる。

本発明の第一の実施の形態に係るピンチバルブの閉状態を示す縦断面図である。 本発明の第一の実施の形態に係るピンチバルブの開状態を示す縦断面図である。 本発明の第一の実施の形態に係るピンチバルブの開状態を示す流路軸線と直行する方向からの縦断面図である。 図１〜３のピストンと復元補助部材の外観斜視図である。 （ａ）は本発明の第一の実施の形態に係るピンチバルブの駆動部の組み立て手順を示す縦断面図である。（ｂ）は本発明の第一の実施の形態に係るピンチバルブの駆動部の組み立て手順を示す他の縦断面図である。 本発明の第二の実施の形態に係るピンチバルブの概略構成を示す流路軸線と直行する方向からの縦断面図である。 本発明の第三の実施の形態に係るピンチバルブの概略構成を示す縦断面図である。 従来のピンチバルブを示す縦断面図である。 従来の他のピンチバルブを示す縦断面図である。

―第一の実施の形態―
以下、図１〜図５を参照して、本発明によるピンチバルブの第一の実施の形態について説明する。図１はピンチバルブの閉状態を示す縦断面図であり、図２、３はピンチバルブの開状態を示す縦断面図であり、図４はピンチバルブの構成部品の外観斜視図であり、図５はピンチバルブの構成部品の組み立て手順を示す縦断面図である。

第一の実施の形態に係るピンチバルブ１は、内部に開閉可能な流路２を有する管体３と、管体３を径方向に押圧して流路２を開閉させる挟圧子４と、挟圧子４と一体的に固定され管体３の閉状態から開状態への復元を補助する復元補助部材５と、挟圧子４を駆動する駆動部６とを備える。ここで、押圧手段とは挟圧子４および挟圧子４と一体化している部材を指している。また、復元補助手段とは復元補助部材５を指している。第１の実施の形態では、復元補助部材５が特徴的な構成である。

第一の実施の形態において、ピンチバルブ１は、本体７と、管体３の両端部に取り付けられる継手１１とを有する。また、駆動部６は、本体７の上部に固定されるシリンダー本体８と、シリンダー本体８の上端部に取り付けられるシリンダー蓋９と、シリンダー蓋９に取り付けられるカバー１０と、外部から供給される圧縮空気によってシリンダー本体８内で昇降するピストン１２とを有する。

第一の実施の形態において、本体７はポリフェニレンサルファイド（以下、ＰＰＳと記す）製である。図１〜３に示すように、本体７は略四角柱形状に形成されている。本体７の上端面には、シリンダー本体８がボルト・ナット（図示せず）で接合固定される。本体７には、管体３を収容する収容部である管体収容部１３と、復元補助部材５を収容する収容部である復元補助部材収容部１４とを備える第一収容部１５が形成されている。管体収容部１３は本体７の上面の流路軸線上に形成され、復元補助部材収容部１４は、管体３を隔てて管体収容部１３の両側にこれと連通するように形成されている。また、図３に示すように、復元補助部材収容部１４の深さは管体収容部１３の深さよりも深く形成されている。

第一の実施の形態において、シリンダー本体８はＰＰＳ製である。図１〜３に示すように、シリンダー本体８は略四角柱形状に形成されている。シリンダー本体８の上部には、円筒状空間を形成するシリンダー部１６が形成されている。シリンダー部１６の上端部には、中央に貫通孔が形成された板状のシリンダー蓋９が固定されている。シリンダー本体８の下部には、ピストン１２の軸部２６の下部と復元補助部材５とを収容する第二収容部１７が形成されている。シリンダー本体８の中間部には、シリンダー部１６と第二収容部１７とを連通し、ピストン１２の軸部２６が貫通する貫通孔１８が形成されている。貫通孔１８の上方には、シリンダー部１６の内周面及び底面とシリンダー部１６に組み込まれたピストン１２の円盤部２４下端面とによって第一の空間部１９が形成される。さらに、ピストン１２の上方には、シリンダー部１６の内周面とシリンダー蓋９の下端面とピストン１２の円盤部２４上端面とによって第二の空間部２０が形成されている。第二の空間部２０にはピストン１２を管体３方向に付勢するバネ２２が配置されている。シリンダー本体８の周側面には第一の空間部１９に連通する空気孔２１が設けられ、空気孔２１を介して各空間部１９に圧縮空気供給機器など（図示せず）から圧縮空気が供給される。また、シリンダー本体８の流路軸線と直交する方向の両方の側面には、挟圧子４と復元補助部材５とを一体的に固定するための固定ピン３７を通過させるための貫通孔２３が形成されている。

第一の実施の形態において、ピストン１２はステンレススチール（以下、ＳＵＳと記す）製である。図１〜３に示すように、円盤部２４と開度制御部２５と軸部２６とを備えている。円盤部２４は円盤形状で周側面にＯリングが装着され、シリンダー部１６の内周面に上下動可能かつ密封状態に嵌合されている。開度制御部２５は円盤部２４の中央から垂直に突出して設けられ、第一開度制御部２７と第二開度制御部２８を備えている。第一開度制御部２７は円柱形状で円盤部２４の上面中央から垂直に突出し、第二開度制御部２８は第一開度制御部２７より小径の円柱形状で第一開度制御部２７の上端中央より垂直に突出している。第二開度制御部２８はシリンダー蓋９の中央部に設けられた貫通孔を貫通し、先端部にはナット２９が螺合される雄ネジ部が形成されている。軸部２６は円盤部２４の下面中央から突出して設けられ、シリンダー本体８に設けられた貫通孔１８を密封状態で貫通している。軸部２６の下部の流路軸線方向の側面にはピストン１２の回動を防ぐために面取部（図示せず）が形成され、軸部２６の先端部の流路軸線方向の側面には、当該先端部が流路軸線方向に狭くなるようにテーパーが形成されている。また、軸部２６の先端部には挟圧子４が設けられている。

挟圧子４はピストン１２の軸部２６の先端部に設けられている。図１〜４に示すように、挟圧子４の管体３を押圧する部分は、流路軸線方向に直交する方向に長手方向を有する断面略矩形の流路軸線方向の両端角部にＲを付した形状、すなわちかまぼこ形状に形成されている。挟圧子４の流路軸線と直交する側面同士間に貫通孔３０が形成されている。挟圧子４の流路軸線と直交する側面には、一対の復元補助部材５が挟圧子４を挟持するように固定されている。第一の実施の形態では、挟圧子４はピストン１２と一体に形成されているが、挟圧子４がピストン１２と別体に形成され、挟圧子４とピストン１２とを接着や螺合などの手段で一体的に固定してもよい。

第一の実施の形態において、一対の復元補助部材５はＰＰＳ製である。図３、４に示すように、一対の復元補助部材５は略四角柱形状でそれぞれ固定部３１、管体受容部３２および補助部３３を有している。一対の復元補助部材５は、それぞれ管体受容部３２が管体３側に向くように、固定ピン３７で挟圧子４の流路軸線と直交する両方の側面に一体的に固定されている。

復元補助部材５の上部には、復元補助部材５を挟圧子４に固定する固定部３１が形成されている。固定部３１には復元補助部材５を挟圧子４に一体的に固定するための固定ピン３７を嵌挿するための貫通孔３８が形成されている。第一の実施の形態では、挟圧子４と復元補助部材５とが固定ピン３７によって一体的に固定されているが、挟圧子４と復元補助部材５との固定方法は特に限定されない。固定ピン３７による固定方法の他には、接着、溶接、融着、嵌合、ネジによる締結などの固定方法があげられる。

復元補助部材５の中間部には、凹面である切欠部が形成されている。この切欠部（凹面）が押圧された管体３の押し潰された部分を、つまり管体３の少なくとも一部を受け入れる管体受容部３２となる。第一の実施の形態では、一対の復元補助部材５が挟圧子４に固定されたときの管体受容部３２同士の間の幅が全閉時の管体３の幅、すなわち管体３が押し潰されたときの幅よりも僅かに広い幅になるように形成されているが、管体受容部３２同士の間の幅は特に限定されない。例えば、押し潰された管体３を速やかに復元するために、管体受容部３２同士の間の幅が押し潰された管体３の幅よりも少し狭い幅となるように形成されてもよい。また、温度や内圧による管体３の膨張を考慮して、管体受容部３２同士の間の幅が押し潰された管体３の幅よりも広い幅となるように形成されてもよい。また、管体受容部３２の形状は特に限定されておらず、半円形状、矩形状などがあげられる。

復元補助部材５の下部には、管体受容部３２の凹面から連続的に隆起する凸面を有する補助部３３が形成されている。補助部３３は、管体３に加えられた押圧力が解放されるときに挟圧子４の押圧方向及び流路軸線方向と直交する方向に管体３を押圧することにより、管体３の形状が復元するのを補助する。第一の実施の形態では、補助部３３の管体３側の凸面は曲面と平面から形成されている。補助部３３の上部には、互いの流路軸線方向に直交する方向の距離が固定部３１に近づくにつれて広くなる曲面３４が形成され、中間部には挟圧子４の軸線と平行な平面３５が形成され、下部には管体３から遠ざかる方向にテーパー面３６が形成されている。補助部３３の形状は特に限定されず、例えば、補助部３３の管体３側の凸面がピストン１２の軸線と平行な平面のみで形成されてもよい。また、補助部３３の管体３側の凸面が曲率の異なる複数の曲面で形成されてもよい。さらに、補助部３３の管体３側の凸面同士の距離が、これら凸面同士の間隔が固定部３１に近づくにつれて広くなるような傾斜面で形成されてもよい。第一の実施の形態では、一対の復元補助部材５が挟圧子４に固定されたときの補助部３３の平面３５間の幅は全開状態における管体３の幅よりも僅かに狭い幅となるように形成されている。一対の復元補助部材５の管体３の（断面形状の）復元を補助する部分間の幅は特に限定されておらず、例えば、管体３が全閉状態から半開状態に復元するまでの間だけ管体３に対する補助が必要な場合は、管体３の復元を補助する部分間の幅が半開状態における管体３の幅と同等の幅に形成されてもよい。なお本発明では、「管体３の幅よりも僅かに狭い幅」とは、管体３の幅の９０％〜９９％の幅をいうものとする。

復元補助部材５の流路軸線方向の長さは特に限定されないが、より安定して管体３の復元を補助するためには、前記補助部３３の流路軸線方向の長さが全閉状態の管体３の内周面が互いに接触している部分の流路軸線方向の長さよりも長く形成されていることが望ましい。また、復元補助部材５は必ずしも一対で対向して配置される必要はなく、管体３の復元を補助することができれば、復元補助部材５の数および配置は特に限定されない。例えば、ひとつの復元補助部材５を管体３の流路軸線方向と直交する一方の側面に配置してもよく、四個の復元補助部材５を流路軸線方向と直交する側面にジグザグ形状に配置してもよい。

図１〜３に示すように、管体３は内層３９と外層４０とを有する二重構造となっている。第一の実施の形態において、内層３９はパーフロロエラストマーから形成され、外層４０はフッ素ゴムから形成されている。管体３は、外層４０の１００％モジュラス値が内層３９の１００％モジュラス値よりも大きくなるように、外層４０と内層３９の材料が選定されている。外層４０の１００％モジュラス値を内層３９の１００％モジュラス値よりも大きくすると、管体３が挟圧子４によって押圧された状態から元の状態に復元するときに、外層４０が内層３９を引っ張るため、復元性に優れた管体３を形成することができる。管体３端部には継手１１の端部が水密状態で挿入され、管体３の継手１１の端部が挿入された部分は本体７とシリンダー本体８によって水密状態で挟持固定される。また、継手１１は本体７とシリンダー本体８によって挟持固定されるとともに、本体７とシリンダー本体８に対して凹凸嵌合されている。

ここで、１００％モジュラス値とは、ゴム弾性体に一定の引張り変形を与えたときの応力、すなわち、その物体が原型を保つために抵抗し元の形状に復元しようとする力を指し、１００％伸び時における引張り応力（ＭPa）をＪＩＳ Ｋ ６２５１に従い、ＪＩＳダンベル状３号型試験片を用いて、試験温度２３℃にて測定した値である。

第一の実施の形態では、管体２は二重構造となっているが、一重構造でも多重構造でもよく、特に限定されない。また、管体３の材質は、流路２を開閉するために挟圧子４によって流路断面形状を変形することができ、使用する流体や環境によって侵されない材質であれば特に限定されない。例えば、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、アクリルゴムなどのエラストマー、ポリビニリデンフルオライド、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのプラスチックがあげられる。また、本発明において、管体３の流路断面形状は特に限定されない。例えば、楕円形状、円形状、三日月形状、紡錘形状などが挙げられる。

次に、第一の実施の形態に係るピンチバルブの組立方法について図５を参照して説明する。まず、図５（ａ）に示すように、ピストン１２がシリンダー部１６側からシリンダー本体８に挿入され、ピストン１２の軸部２６がシリンダー本体８の貫通孔１８に挿通される。次に、シリンダー本体８と軸部２６の先端の挟圧子４と一対の復元補助部材５とがそれぞれの貫通孔２３、３０、３８の軸線が一致するように配置される。そして、図５（ｂ）に示すように、固定ピン３７がシリンダー本体８の貫通孔１８から挿入され、挟圧子４と一対の復元補助部材５とが一体的に固定される。このとき、固定ピン３７はシリンダー本体８には嵌挿されていないので、挟圧子４と一対の復元補助部材５はシリンダー本体８の第一収容部１５内を上下動自在に移動することができる。最後に、本体７にシリンダー本体８がボルト・ナット（図示せず）で締結され、ピンチバルブが組み立てられる。シリンダー本体８を本体７に組み込むときに、管体３が一対の復元補助部材５の間を通過するが、復元補助部材５の補助部３３の下部にテーパー面３６が形成されているので、管体３が一対の復元補助部材５の間を円滑に通過することができる。

第一の実施の形態では、ピストン１２の挟圧子４と復元補助部材５が一体的に固定されているが、挟圧子４と復元補助部材５とが射出成形や切削加工などによって一体に形成されてもよい。この場合は、ピストン１２の軸部２６がシリンダー本体８の貫通孔１８を貫通することができないので、挟圧子４と軸部２６とを別個に形成する必要がある。

次に、第一の実施の形態に係るピンチバルブの主要な作用について説明する。図１に示すように、ピンチバルブが全閉状態において、圧縮空気が空気孔２２から第一の空間部１９に供給されると、ピストン１２が円盤部２４の側周面をシリンダー部１６内周に摺接させながら上昇し始める。ピストン１２の軸部２６の先端部には挟圧子４が形成されているので、挟圧子４はピストン１２と同じように上昇する。

全閉状態では、管体３は押し潰されているので、管体３の幅は全開状態のときの幅よりも大きくなっている。このとき、管体３が押し潰されたことによって大きくなった部分は管体受容部３２に収容されている。挟圧子４が上昇すると、管体３にかけられていた押圧力が徐々に解放され、管体３は自己の復元力によって管体３の形状を全開状態の形状に復元しようとする。このとき、挟圧子４の上昇に伴って、挟圧子４に一体的に固定された一対の復元補助部材５が挟圧子４と同じように上昇する。ここで、一対の復元補助部材５の補助部３３の平面３５間の幅は全開状態の管体３の幅よりも少し狭くなるように形成されている。

まず、補助部３３の上部に形成された曲面３４が管体３の外周面に当接する。そして、復元補助部材５の上昇に伴って、補助部３３の曲面３４の管体３の外周面に接触する部分同士の、流路軸線方向に直交する方向の間隔が、曲面３４の形状により徐々に狭くなる。このとき、挟圧子４が上昇しているときの管体３の幅が補助部３３同士の間隔よりも大きい、すなわち、管体３自体の復元力による復元が不十分であると、補助部３３が流路２の開度を大きくするように管体３の外周面を押圧する。そして、復元補助部材５がさらに上昇すると、補助部３３の曲面３４の管体３の外周面に接触する部分同士の間隔がさらに狭くなり、補助部３３が管体３の外周面をさらに押圧する。このように、補助部３３の上部が曲面３４で形成されていると、補助部３３が管体３を徐々に押圧することができるので、復元補助部材５は管体３を傷めることなく円滑に管体３の復元を補助することができる。そして、復元補助部材５がさらに上昇すると、補助部３３の中間部に形成されピストン１２の軸線と平行な平面３５が管体３の外周面に当接する。平面３５同士の間隔は全開状態における管体３の幅よりも僅かに狭くなるように形成されているので、補助部３３は管体３が全開状態になるまで管体３の外周面をさらに押圧する。最後に、ピストン１２が上昇して、復元補助部材５の上端面およびピストン１２の第一開度制御部２７の上端面がそれぞれシリンダー本体８の下端面およびシリンダー蓋９の下端面に当接すると、ピストン１２の上昇が止まり、ピンチバルブは図２に示すような全開状態となる。

次に、図２の全開状態において、圧縮空気の供給が停止すると、第二の空間部２０に配置されたバネ２２によってピストン１２が管体３の方向に付勢され、ピストン１２が円盤部２４の側周面をシリンダー部１６内周に摺接させながら下降し始める。すなわち、ピストン１２の軸部２６の先端部に形成された挟圧子４が下降し始める。挟圧子４が下降すると、一対の復元補助部材５は挟圧子４と同じように下降する。ピストン１２が下降すると挟圧子４に押圧された管体３の幅は少しずつ広くなるが、補助部３３の管体３に接する部分同士の間隔も少しずつ広くなる。ピストン１２がさらに下降すると、管体３は補助部３３から離れ管体受容部３２に受容される。このように、補助部３３の上部が曲面３４で形成されているので、復元補助部材５が管体３を傷めることがなく、ピンチバルブを全開状態から全閉状態に円滑に操作することができる。そして、ピストン１２がさらに下降すると、ピストン１２の円盤部２４の下端面および復元補助部材５の下端面がそれぞれシリンダー部１６の底面および本体７の復元補助部材受容部１４の底面に当接すると、ピストン１２の下降が止まり、ピンチバルブは図１に示すような全閉状態となる。また、第二開度制御部２５のナット２９を調整することによって、任意の開度で維持することができる。例えば、管体３のつぶし代に余裕はあるが、流路２がちょうど閉状態になる開度でピストン１２の下降が止まるようにナット２９を調整すると、管体３の内周面の固着を防ぐことや管体３を速やかに復元することができる。

第一の実施の形態では、ピンチバルブの開閉操作において、復元補助部材５は開閉操作のたびに管体３の外周面上を摺動する。ここで、復元補助部材５は摺動性に優れた（摩擦抵抗の小さい）ＰＰＳで形成されているので、復元補助部材５が管体３外周面上を繰り返し摺動しても、管体３を傷つけることを防ぐことができる。復元補助部材５の材質は特に限定されないが、復元補助部材５の静摩擦係数μが０．０１≦μ≦０．６０の範囲内であることが望ましい。復元補助部材５が管体３を傷つけないようにするためには管体３の外周面の静摩擦係数は０．６０以下であることが望ましい。また、静摩擦係数の下限は低ければ低いほど望ましいが、復元補助部材５の成形性や取り扱いを考慮すると、静摩擦係数は０．０１以上が望ましい。静摩擦係数μが０．０１≦μ≦０．６０の材料としては、ＰＰＳの他に、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、高密度ポリエチレンなどが挙げられる。また、復元補助部材５の摺動性を向上させる方法としては、補助部３３の管体３と接触する部分にピストン１２の軸線方向に溝を形成する方法が挙げられる。補助部３３に溝が形成されることによって、補助部３３と管体３との接触面積が小さくなり、両部材間の摩擦抵抗が減少する。また、復元補助部材５の摺動性を向上させる他の方法としては、補助部３３の管体３と接触する部分にグリスなどの潤滑材を塗布することが挙げられる。

第一の実施の形態では、復元補助部材５には可動部が存在せず、また、復元補助部材５は可動部を介在することなく挟圧子４に一体的に固定されている。ピンチバルブの開閉操作において、復元補助部材５と挟圧子４との相対的な位置関係は変化しないので、復元補助部材５および挟圧子４の作動不良や位置のずれ、復元補助部材５と挟圧子４との連結部の緩みなどの不具合が生じにくい。従って、復元補助部材５は押圧された管体３の復元を安定して補助することができる。

第一の実施の形態では、復元補助部材５の中に可動部が存在せず、復元補助部材５と挟圧子４との間にも可動部が存在しないことから、部品点数を少なくすることができるとともに、簡単な構成にすることができるので、組立作業を簡単にすることができる。また、復元補助部材５が挟圧子４と同一行程かつ同一方向に移動することから、復元補助部材５の動作が簡単であるとともに、動作に必要な空間を小さくすることができ、ピンチバルブの大型化を防ぐことができる。

第一の実施の形態では、復元補助部材５が管体３の復元を補助することから、管体３の復元を速やかにすることができるだけでなく、管体３を全閉状態で長期間放置したときに管体３の内周面が固着してピンチバルブが開状態にできなくなることや、ピンチバルブが全開状態にならずに所定の流量を確保できなくなることを防ぐことができる。特に、ピンチバルブが装置に設置されている場合には、工場の点検や生産調整などによって長期間運転を停止することが多いため、管体３の内周面の固着を防止して、運転再開後に確実にピンチバルブが全開状態になり流量が確保されることが重要である。

―第二の実施の形態―
以下、図６を参照して、本発明によるピンチバルブの第二の実施の形態について説明する。図６は本発明の第二の実施の形態に係るピンチバルブの概略構成を示す流路軸線と直行する方向からの縦断面図である。第二の実施の形態が第一の実施形態と異なる点は、主に、復元補助部材５がピストン１２に一体的に固定されていることである。なお、図６では第一の実施の形態と同様の作用や機能を有する構成要素には図１〜５と同一の符号を付し、以下では第一の実施の形態との相違点を主に説明する。

第二の実施の形態では、シリンダー本体８はＰＰＳ製である。図６に示すように、シリンダー本体８の中間部には、ピストン１２の円盤部２４と復元補助部材５の固定部３１とを連結する一対の連結軸部５１が貫通する貫通孔５２が形成されている。

第二の実施の形態では、ピストン１２はＳＵＳ製である。図６に示すように、円盤部２４の下面には一対の連結軸部５１が突出して溶接固定されている。連結軸部５１は円柱形状であり、外周面にはＯリングが装着されている。連結軸部５１の先端部には流路軸線と直行する方向に貫通孔５３が形成されている。連結軸部５１はピストン１２の貫通孔５２に上下動可能かつ水密状態で挿入される。

第二の実施の形態では、一対の復元補助部材５はＰＰＳ製である。図６に示すように、固定部３１は復元補助部材５とピストン１２とを固定する部分であり、固定部３１の上面には、連結軸部５１が連結される断面矩形状の連結孔５４が形成されている。連結軸部５１の先端部を連結孔５４に嵌挿し、固定部３１の貫通孔３８と連結軸部５１の貫通孔５３に固定ピン５５を嵌挿することによって、ピストン１２と復元補助部材５とが一体的に固定される。

第二の実施の形態において、ピンチバルブの他の構成は第一の実施の形態と同様なので説明を省略する。第二の実施の形態の復元補助部材５が管体３の復元を補助する作用は第一の実施の形態と同様なので説明を省略する。

―第三の実施の形態―
以下、図７を参照して、本発明によるピンチバルブの第三の実施の形態について説明する。図７は本発明の第三の実施の形態に係るピンチバルブの概略構成を示す縦断面図である。第三の実施の形態が第一の実施形態と異なる点は、主に、挟圧子４が流路２を全開状態および全閉状態の二段階の状態にするように駆動されるとともに、挟圧子４の上流側に、管体３を押圧して流路２を任意の開度状態に調整する調整用の挟圧子６６が配置されていることである。なお、図７では第一の実施の形態と同様の作用や機能を有する構成要素には図１〜５と同一の符号を付し、以下では第一の実施の形態との相違点を主に説明する。

第三の実施の形態に係るピンチバルブは、流路２を任意の開度状態に調整する流量調整用のピンチバルブと流路２を全開状態および全閉状態の二段階の状態にする開閉操作用のピンチバルブとを直列に接続している。また、流量調整用のピンチバルブは上流側に配置され、開閉操作用のピンチバルブは下流側に配置される。また、流量調整用のピンチバルブと開閉操作用のピンチバルブは共通の本体６１、シリンダー本体６３、管体３、継手１１を有している。開閉操作用のピンチバルブは第一の実施の形態と同様な構成である。流量調整用のピンチバルブは、本体６１、管体３、継手１１、挟圧子６６、駆動部７７を備える。また、流量調整用ピンチバルブの駆動部７７はシリンダー本体６３、ステム６９、ナット７２、操作部材７６を備える。

第三の実施の形態において、本体６１はＰＰＳ製である。図７に示すように、管体３を収容する管体収容部１３の上流側の底面には、流路軸線と直行する方向に断面半円形状の突条６２が形成されている。

第三の実施の形態において、シリンダー本体６３はＰＰＳ製である。図７に示すように、シリンダー本体６３の上流側の上部には、上流側に向かって管体３方向に傾く座部６４が形成されている。座部６４の上端面には、座部６４の上面と垂直に形成されシリンダー本体６３の下面に貫通する貫通孔６５が形成されている。すなわち、貫通孔６５は流路軸線に対して斜めに形成されている。貫通孔６５の上部には雌ネジ部が形成されている。シリンダー本体６３の上流側の下部には、断面矩形状の空間であり挟圧子６６を収容する第三収容部６７が形成されている。第三収容部６７の壁面には、挟圧子６６の動作を上下動のみに規制するガイド６８が形成されている。また、貫通孔６５は第二収容部１７と第三収容部６７と連通している。

第三の実施の形態において、ステム６９はＳＵＳ製である。図７に示すように、ステム６９は第一ステム７０と第二ステム７１から構成され、差動ネジの機構を有している。第一ステム７０は円筒形状であり、外部には貫通孔６５の雌ネジ部および第一ステム７０の位置を固定するナット７２と螺合される雄ネジ部が形成され、内部には第二ステム７１の雄ネジ部と螺合される雌ネジ部が形成されている。第一ステム７０の管体３側の先端部には貫通孔６５と略同径の鍔部が形成され、他方の先端部には操作部材７６が装着されている。第二ステム７１は円柱形状であり、外部には第一ステム７０の内部に形成されている雌ネジ部と螺合される雄ネジ部が形成されている。第二ステム７１の管体３側の先端部には断面が管体３側に向かって扇形状である押出部７３が形成されている。押出部７３の下面には、流路軸線方向に溝（図示せず）が形成され、その溝は挟圧子６６の上面に形成された突条７４に遊嵌されている。

第三の実施の形態において、挟圧子６６はＰＰＳ製である。図７に示すように、挟圧子６６は断面矩形状に形成され、下面には流路軸線と直行する方向に突出する、断面かまぼこ形状の突条７５が形成されている。突条７５は突条６２と対向して形成されている。挟圧子６６には第三収容部６７に設けられた、ここでは係止溝であるガイド６８に対応するガイド受け（図示せず）が形成されている。挟圧子６６に形成されたガイド受けにガイド６８が遊嵌されることによって挟圧子６６の動作は上下動のみに規制される。挟圧子６６の上面には流路軸線方向に平行に延びる突条（図示せず）が形成されており、第二ステム７１の下に位置する押出部７３の下面に形成されている溝（図示せず）と上記突条が遊嵌状態で接続されることによって、挟圧子６６は第二ステム７１の斜め方向の進退をうけて上下動することができる。第三の実施の形態において、ピンチバルブの他の構成は第一の実施の形態と同様なので説明を省略する。

第三の実施の形態では、挟圧子４が流路２を全開状態および全閉状態の二段階の状態にするように駆動され、挟圧子６６が流路２を任意の開度状態に調整するように駆動される。挟圧子４が流路２を全開状態および全閉状態の二段階の状態にする作用は第一の実施の形態と同様なので説明を省略する。図７に示すように、ピンチバルブが全開状態において、操作部材７６を回転させると第一ステム７０の軸方向に移動しながら第一ステム７０が回転する。第一ステム７０と第二ステム７１は差動ネジの機構を有しており、第二ステム７１は挟圧子６６との上記接続によって進退可能かつ回動不能に配置されていることから、第一ステム７０が回転することによって、第二ステム７１が第二ステム７１の軸方向に移動する。第二ステム７１が管体３に向かって移動すると、挟圧子６６は押出部７３に押され管体３に向かって移動し、管体３を押圧する。さらに操作部材７６を操作すると挟圧子６６によって管体３はさらに押し潰され、流路２が所望の開度状態に調整される。

流路２が挟圧子６６によって所望の開度状態に調整された状態から、流路２が全閉状態になるように挟圧子４が駆動されると、ピンチバルブ１は全閉状態となる。そして、ふたたび流路２が全開状態になるように挟圧子４が駆動されると、ピンチバルブは所望の開度状態に調整された状態となる。このように、流量調整用のピンチバルブと開閉操作用のピンチバルブとを直列に配置することによって、全閉状態から流量調整状態に速やかに切り換えることができる。このとき、上流側に流量調整用のピンチバルブを配置し、下流側に開閉操作用のピンチバルブを配置することによって、全閉状態から流量調整状態にしたときに短時間で流量を安定させることができる。

次に、流路２が所望の開度状態に調整された状態から、操作部材７６を反対方向に回転させると第一ステム７０が反対方向に回転し、第二ステム７１が管体３から遠ざかる方向に移動する。このとき、押出部７３も管体３から遠ざかる方向に移動するので、挟圧子６６は管体３の復元力を受けて鉛直方向に移動する。挟圧子６６による押圧力が取り除かれた管体３は自己の復元力によって全開状態に向かって復元する。このとき、挟圧子６６の移動を容易にするとともに、ステム６９のバックラッシによる開度の誤差を抑えるために、挟圧子６６の下側に付勢体を配置してもよい。

また、ピンチバルブは管体３を押圧することで流路２を開閉することができるので、ひとつの本体７にふたつの挟圧子４、６６を容易に配置することができるとともに、挟圧子４と挟圧子６６の間隔を狭くすることができる。また、挟圧子４、６６間の間隔を狭くすることができるので、ひとつの本体６１にふたつの挟圧子４、６６を配置してもピンチバルブの面間寸法を小さくすることができる。さらに、挟圧子６６を駆動するステム６９が挟圧子４を駆動するピストン１２に対して斜めに配置されることによって、ステム６９とピストン１２の間隔を狭くすることができるので、ピンチバルブ１の面間寸法をさらに小さくすることができる。

第三の実施の形態では、挟圧子６６と挟圧子４がともに管体３の上側に配置されているが、挟圧子６６が管体３の下側に配置されてもよい。すなわち、流量調整用のピンチバルブと開閉操作用のピンチバルブが管体３を挟んで配置されてもよい。このように配置すると、流量調整用のピンチバルブの駆動部７７と開閉操作用のピンチバルブの駆動部６が干渉しないので、ピンチバルブの面間寸法を小さくすることができる。

なお、上記の第一の実施の形態〜第三の実施の形態におけるピンチバルブの本体７、６１、シリンダー本体８、６３、継手１１、ピストン１２、ステム６９、挟圧子４、６６、復元補助部材５などの各種構成部品は、各種構成部品に求められる剛性を満たす材料であれば、金属、プラスチック、ガラス、陶器など特に限定されるものではないが、ＰＰＳ、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリビニリデンフルオロライド、ポリテトラフルオロエチレン、ＳＵＳなどが好ましい。また、上記の第一の実施の形態〜第三の実施の形態では、ピンチバルブの挟圧子４、６６がそれぞれ空動式、手動式の駆動部６、７７で昇降されているが、挟圧子４、６６が電気駆動で昇降されてもよく、挟圧子４、６６の駆動方式は特に限定されない。

なお、上記の第一の実施の形態〜第三の実施の形態を任意に組み合わせてピンチ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、本発明は実施の形態のピンチバルブに限定されない。

１ ピンチバルブ
２ 流路
３ 管体
４ 挟圧子
５ 復元補助部材
６ 駆動部
７ 本体
８ シリンダー本体
１２ ピストン
１３ 管体収容部
１４ 復元補助部材収容部
２４ 円盤部
２５ 開度制御部
２６ 軸部
３１ 固定部
３２ 管体受容部
３３ 補助部
３４ 曲面
３５ 平面
３６ テーパー面
３７ 固定ピン
５１ 連通軸部
５５ 固定ピン
６１ 本体
６３ シリンダー本体
６６ 挟圧子
６９ ステム
７３ 押出部
７６ 操作部材
７７ 駆動部

Claims (6)

1. 本体と、
   弾性を有し内部に流路を有するとともに前記本体に収容される管体と、
   前記管体を押圧しまたは押圧を解除して流路を閉状態または開状態にする押圧手段と、
   前記管体が押圧された状態から開状態に復元する動作を補助する復元補助手段と、
   を備えるピンチバルブにおいて、
   前記復元補助手段は、
   前記押圧手段が前記管体を押圧したときに、押圧され変形した前記管体の少なくとも一部を受容する凹面を有する管体受容部と、
   前記管体の復元を補助するように構成された補助部であって、前記凹面から連続的に隆起するとともに、前記押圧手段が前記管体の押圧を解除したときに前記押圧手段の押圧方向及び流路軸線方向と直交する方向に前記管体を押圧する、凸面を有する補助部と、
   前記押圧手段に一体的に固定される固定部と、
   を有し、
   前記復元補助手段が前記押圧手段と同一行程で移動し、
   前記補助部の前記流路軸線方向の長さが全閉状態の前記管体の内周面が接触している部分の流路軸線方向の長さよりも長いことを特徴とするピンチバルブ。
2. 前記本体は、
   前記管体を収容する管体収容部と、
   前記管体収容部に連通するとともに全閉状態において前記復元補助手段を収容する復元補助手段収容部と、
   を備え、
   前記復元補助手段収容部の深さが前記管体収容部の深さより深いことを特徴とする、
   請求項１に記載のピンチバルブ。
3. 前記復元補助手段が前記管体の両側に対向して配置され、
   前記管体が全開状態に近づくにつれて、前記補助部の前記管体に接触している部分同士の間隔が狭くなるように、前記補助部の前記管体側の凸面が傾斜面または曲面を含むことを特徴とする、
   請求項２に記載のピンチバルブ。
4. 前記復元補助手段が前記管体の両側に対向して配置され、
   全開状態における前記補助部の前記管体に接触している部分同士の間隔が、前記管体の外径よりも僅かに狭いことを特徴とする、
   請求項２又は３に記載のピンチバルブ。
5. 前記補助部の少なくとも前記管体に接触する面の静摩擦係数μが、
   ０．０１≦μ≦０．６
   であることを特徴とする、
   請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載のピンチバルブ。
6. 前記押圧手段が前記流路を全開状態および全閉状態の二段階の状態にするように駆動され、
   前記押圧手段より前記管体の流路の上流側若しくは前記管体の下側又は前記管体を挟んだ反対側に、前記管体を押圧して前記流路の開度を任意に調整する調整用押圧手段が装着されていることを特徴とする、
   請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のピンチバルブ。

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