WO2014068696A1 - ピンチバルブ装置 - Google Patents

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昭人 大木
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大木工業株式会社
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K7/00Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves
    • F16K7/02Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with tubular diaphragm
    • F16K7/04Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with tubular diaphragm constrictable by external radial force
    • F16K7/06Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with tubular diaphragm constrictable by external radial force by means of a screw-spindle, cam, or other mechanical means
    • F16K7/065Cam clamps
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    • F16K7/063Lever clamps

Definitions

  • the present invention relates to a liquid on-off valve, particularly a pinch valve.
  • a pinch valve device comprises a disc-shaped valve housing, a rotor that is rotatably disposed inside the valve housing, and an elastic material that is disposed inside the rotor. And a pair of pinch levers swingably disposed on the outer side of the central portion of the tube, and a means for driving in a direction to sandwich the tube by the pair of pinch levers.
  • the valve housing includes a pipe mounting portion projecting outward from each other and a flange provided at the tip of the pipe mounting portion, and a fastening tool for fixing the tube flange provided at both ends of the tube to the flange of the pipe mounting portion.
  • the means for driving the pinch lever is a cam crest formed on the inner side of the rotor, and further comprises a gear part formed on the outer side of the rotor, a pinion meshing with the gear part, and a driving device for driving the pinion. is there.
  • the pinch valve device of the present invention has a simple structure and can reliably open and close a tube of silicon rubber or the like having a strong elastic force.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a component configuration diagram of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view showing an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view showing an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a component configuration diagram of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the main part of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part of the present invention.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing the operation of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a main part of the present invention.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram of the drive mechanism of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a main part of the present invention.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram of the drive mechanism of the present invention.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram of the drive mechanism of the present invention.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram of the drive mechanism of the present invention.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram of the drive mechanism of the present invention.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram of the drive mechanism of the present invention.
  • FIG. 1 and 2 are perspective views showing the external appearance of the automatic pinch valve device 1 of the present invention
  • FIG. 3 is a component configuration diagram.
  • the automatic pinch valve device 1 includes a valve body 10 having a disk-like appearance, and a pinch lever 160 that opens and closes a tube provided in the valve body 10.
  • the valve body 10 includes a first valve housing 100 and a second valve housing 110.
  • the first valve housing 100 is provided with a pipe attachment portion 102
  • the second valve housing 110 is provided with a pipe attachment portion 112. Provided.
  • the drive device 20 includes an actuator housing 200, a first plate 220, a cover 230, and a second plate 240.
  • High-pressure air is introduced from a port 205 of the actuator housing 200 to drive the drive shaft 212 through a rack and a pinion.
  • the pinion 250 is rotationally driven.
  • the pinion 250 meshes with the gear portion 122 of the rotor 120.
  • the pinch lever 160 is operated by the first cam crest 124 and the second cam crest 125 to pinch the tube 150.
  • high pressure air is introduced from the port 206 of the actuator housing 200 to open the tube 150.
  • the rotational position of the drive shaft is shown on the display panel 210.
  • the drive shaft 212 is covered by the first plate 220, the cover 230, and the second plate 240, and drives the pinion 250.
  • the rotation of the drive shaft 212 is transmitted to the open / close display board 210, and the open / close display board 210 displays the valve open / close state.
  • FIG. 4 and 5 are perspective views showing the external appearance of the manual pinch valve device 2 of the present invention
  • FIG. 6 is a component configuration diagram.
  • the manual pinch valve device 2 includes a valve body 10 having a disk-like appearance, and a pinch lever 160 that opens and closes a tube provided in the valve body 10.
  • the valve body 10 includes a first valve housing 100 and a second valve housing 110.
  • the first valve housing 100 is provided with a pipe attachment portion 102
  • the second valve housing 110 is provided with a pipe attachment portion 112. Provided.
  • the manual drive device 30 includes a handle 213, a drive shaft 214, a stopper 215, a screw piece 216, a first plate 220, a cover 230, and a second plate 240, and the drive shaft 214 is rotated by the handle 213.
  • the pinion 250 is rotationally driven.
  • the pinion 250 meshes with the gear portion 122 of the rotor 120, and when the rotor 120 rotates, the pinch lever 160 is operated by the first cam crest 124 and the second cam crest 125 to pinch the tube 150. Open.
  • the end of the shaft 228 is supported by a bearing 218, and the bearing 218 covered by the cover 219 supports one end of the drive shaft 214.
  • the drive shaft 214 covers the cover 215, the first plate 220, the cover 230, the second The other end is supported by the cover 245 through the plate 240.
  • the bevel gear 217 attached to the shaft 228 meshes with the bevel gear 216 attached to the drive shaft 214, and transmits the turning motion of the shaft 228 to the drive shaft 214.
  • the drive shaft 214 is connected to the pinion 250 via a key, and rotates the pinion 250.
  • a rotor 120 is rotatably inserted into the first valve housing 100 and the second valve housing 110.
  • a gear portion 122 is formed on a part of the outer peripheral portion of the rotor 120, and a pair of first cam peaks 124 and second cam peaks 125 are provided inside the rotor 120 so as to face each other.
  • the tube 150 is provided inside the rotor 120.
  • the tube 150 is made of a highly elastic silicone rubber or the like, and both ends thereof are firmly held by the flange portions of the first valve housing 100 and the second valve housing 110.
  • a pair of pinch levers 160 that pinch the tube 150 and seal the flow of fluid flowing inside the tube 150 are provided on the outside of the central portion of the tube 150 so as to be swingable. The pinch lever 160 crushes the outer periphery of the tube 150 in a manner described later by the rotation of the rotor 120 and seals the inside.
  • the tube 150 when the tube 150 is placed between the pinch levers 160, the tube 150 is set in a small amount in advance in the initial state (valve open state). With this setting, the opening and closing speed of the tube 150 is improved, and the pivoting operation of the pinch lever 160 can be shortened.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the mounting structure of the tube 150.
  • the tube 150 is cylindrical, such as silicon rubber, and the central portion is formed in the thin portion 151, and the tube flange 152 is provided at both ends thereof.
  • a flange 104 having a protrusion 103 is provided at the end of the pipe mounting portion 102 of the first valve housing 100, and a flange having a protrusion 11 13 at the end of the pipe mounting portion 112 of the second valve housing 110.
  • 114 is provided.
  • a pipe 300 and a pipe 310 are connected to both sides of the tube 150, and are fastened using a fastener 400.
  • FIG. 8 shows the details of the mounting structure at both ends of the tube 150.
  • the tube flange 152 of the tube 150 has a 154 provided on the outer end face of the projecting tube flange and a groove 153 provided on the inner end face of the tube flange, and the pipe flange 312 of the pipe 310 has a groove 314.
  • the projecting portion 154 of the tube flange 152 is fitted into the groove portion 314 of the pipe 310, and the projecting portion 11 of the flange 114 is fitted into the groove portion 153 of the tube flange 152, and tightened with the fastener 400.
  • the tube 150 When the tube 150 is pinched by the pinch lever 160, the tube 150 extends and seals the inside.
  • the gripping of both ends of the tube 150 is made more firm, and this deformation of the tube 150 is dealt with.
  • the center part of the tube 150 is formed in the thin part 151, the sealing performance at the time of valve closing is also improved.
  • FIG. 9A, 9B, and 9C show the pinch state of the tube 150 by the pinch lever 160.
  • FIG. FIG. 6A shows a state in which the tube 150 is fully opened, and the fluid flow F 1 flowing inside has a maximum flow rate.
  • B) in the figure shows a state where the tube 150 is crushed about half the pinch lever 160, the flow rate F 1 is reduced.
  • C) of a figure shows the state by which the tube 150 was completely crushed by the pinch lever 160, and the flow of the fluid stops.
  • Figure 10 shows the stress distribution S 1 of the tube 150 receives from the pinch.
  • the tip of the pinch lever 160 By forming the tip of the pinch lever 160 in an arc-shaped convex portion 162, the stress S 1 that pinch the tube 150 is subjected is as shown in the figure, focus is prevented.
  • FIG. 11 is an explanatory view showing an operation mechanism of the pinch lever 160 by the rotor 120.
  • a pair of pinch levers 160 disposed inside the rotor 120 is swingably supported by a column 116 attached between the first valve housing 100 and the second valve housing.
  • the pinch lever 160 is pressed inward by the first cam crest 124 formed inside the rotor 120 to pinch the central portion of the tube 150 toward the center.
  • FIG. 13 is a structural diagram showing a pinch of the tube 150 by the rotor 120.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram showing the action of the pressures P 1 and P 2 on the pinch lever 160 by the first cam crest 124 and the second cam crest 125 described also in FIG.
  • FIG. 15 shows the tube 150 being fully crushed and the valve closed.
  • the pinch lever 160 crushes the tube 150 while rotating with respect to the outer peripheral portion of the tube 150 in order to crush the tube 150 by the pinch lever 160 while the rotor 120 rotates.
  • stress concentration acting on the tube 150 does not occur, and the durability of the tube 150 is improved. That is, the pair of pinch levers 160 is pushed out toward the center of the rotor 120 by the first cam crest 124 as the rotor 120 rotates.
  • the pair of pinch levers 160 contacts the outer peripheral portion of the tube 150 while rotating and crushes the tube. Therefore, as compared with a mechanism in which the lever is linearly moved in the radial direction to crush the tube, the influence of damaging the tube 150 can be reduced.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

 構造が簡単で確実に流体を遮断できるピンチバルブ装置を提供する。 第1のバルブハウジング(100)と第2のバルブハウジング(110)の内部にはローター(120)が回転自在に配置される。シリコンゴム製のチューブ(150)は両端がフランジ(104)とフランジ(114)に固着される。チューブ(150)の外側には1対のピンチレバー(160)が揺動自在に装備され、ローター(120)の回動により第1のカム山(124)に押圧されてチューブ(150)をピンチして流路を閉じる。

Description

ピンチバルブ装置
 本発明は、液体の開閉弁、特にピンチバルブに係るものである。
 液体食料品、乳飲料、医薬、化粧品等を生産するプラントにあっては、配管ラインに装備される開閉弁の内部目詰まり防止、内部洗浄容易さ及び分解組立の容易さが必要とされる。
特開2002-122252号公報
 この種のピンチバルブにあっては、シリコンゴム等の弾性力の強いチューブを外部から機械的に押しつぶして閉弁操作を行う。
 現状開閉バルブの課題は、バルブ面間の最小化、内部目詰まり防止、部品点数最小化、内部洗浄容易さ、開閉機構コンパクト化、開閉状態の明確化である。
 本発明の目的は、上記課題を解決する開閉弁を提供するものである。
 上記目的を達成するために、本発明のピンチバルブ装置は、円盤形状のバルブハウジングと、バルブハウジングの内部に回転自在に配設されるローターと、ローターの内側に配設される弾性材料でつくられるチューブと、チューブの中央部の外側に揺動自在に配設される1対のピンチレバーと、1対のピンチレバーでチューブを挟み込む方向に駆動する手段を備えるものである。
 そして、バルブハウジングは、互いに外側に突出する配管取付部と、配管取付部の先端に設けられるフランジを備え、チューブの両端部に設けられるチューブフランジを配管取付部のフランジに固着する締付具を備える。
 また、ピンチレバーを駆動する手段は、ローターの内側に形成するカム山であり、さらに、ローターの外側に形成されるギヤ部とギヤ部に噛み合うピニオンと、ピニオンを駆動する駆動装置を備えるものである。
 以上の手段を備えることにより、本発明のピンチバルブ装置は、構造が簡素であり、かつ弾性力の強いシリコンゴム等のチューブを確実に開閉することができる。
図1は、本発明の実施例を示す斜視図。 図2は、本発明の実施例を示す斜視図。 図3は、本発明の部品構成図。 図4は、本発明の実施例を示す斜視図。 図5は、本発明の実施例を示す斜視図。 図6は、本発明の部品構成図。 図7は、本発明の要部の断面図。 図8は、本発明の要部の断面図。 図9は、本発明の作用を示す説明図。 図10は、本発明の要部の断面図。 図11は、本発明の駆動機構の説明図。 図12は、本発明の駆動機構の説明図。 図13は、本発明の駆動機構の説明図。 図14は、本発明の駆動機構の説明図。 図15は、本発明の駆動機構の説明図。
 図1、図2は、本発明の自動式ピンチバルブ装置1の外観を示す斜視図、図3は部品構成図である。
 自動ピンチバルブ装置1は円盤状の外観を有するバルブ本体10と、バルブ本体10内部に装備されるチューブを開閉するピンチレバー160を備える。
 バルブ本体10は、第1のバルブハウジング100と第2のバルブハウジング110を備え、第1のバルブハウジング100には配管取付部102が設けられ、第2のバルブハウジング110には配管取付部112が設けられる。
 駆動装置20は、アクチュエータハウジング200、第1のプレート220、カバー230、第2のプレート240を有し、アクチュエータハウジング200のポート205より高圧の空気を流入させラックとピニオンを介して駆動軸212を回動することにより、ピニオン250を回転駆動する。ピニオン250は、ローター120のギヤ部122に噛み合っており、ローター120が回動することにより、第1のカム山124、第2のカム山125によりピンチレバー160を操作してチューブ150をピンチする。
 また、アクチュエータハウジング200のポート206より高圧の空気を流入させ、チューブ150を開放する。
 駆動軸の回転位置は表示盤210に示される。
 駆動軸212は、第1のプレート220、カバー230、第2のプレート240により覆われ、ピニオン250を駆動する。駆動軸212の回動は開閉表示盤210に伝えられ、開閉表示盤210はバルブ開閉状態を表示する。
 図4、図5は、本発明の手動式ピンチバルブ装置2の外観を示す斜視図、図6は部品構成図である。
 手動ピンチバルブ装置2は円盤状の外観を有するバルブ本体10と、バルブ本体10内部に装備されるチューブを開閉するピンチレバー160を備える。
 バルブ本体10は、第1のバルブハウジング100と第2のバルブハウジング110を備え、第1のバルブハウジング100には配管取付部102が設けられ、第2のバルブハウジング110には配管取付部112が設けられる。
 手動式の駆動装置30は、ハンドル213、駆動軸214、ストッパー215、ネジピース216、第1のプレート220、カバー230、第2のプレート240を有し、ハンドル213により駆動軸214を回動することにより、ピニオン250を回転駆動する。ピニオン250は、ローター120のギヤ部122に噛み合っており、ローター120が回動することにより、第1のカム山124、第2のカム山125によりピンチレバー160を操作してチューブ150をピンチ又は開放する。
 軸228の端部は、軸受218により支持され、カバー219で覆われる軸受218は駆動軸214の一端部を支持し、駆動軸214はカバー215、第1のプレート220、カバー230、第2のプレート240を貫通して、カバー245により他端部が支持される。
 軸228にとりつけられる傘歯車217は、駆動軸214にとりつけられる傘歯車216と噛み合い、軸228の旋回動を駆動軸214に伝達する。
 駆動軸214はピニオン250にキーを介して連結され、ピニオン250を回転駆動する。
 第1のバルブハウジング100と第2のバルブハウジング110の内部には、ローター120が回動自在に挿入される。ローター120の外周部の一部にはギヤ部122が形成され、ローター120の内部には1対の第1のカム山124、第2のカム山125が対向して設けられる。
 ローター120の内部にはチューブ150が装備される。チューブ150は弾性力の強いシリコンゴム等で製造され、その両端部は、第1のバルブハウジング100と第2のバルブハウジング110のフランジ部に堅固に把持される。チューブ150の中央部の外側には、チューブ150をピンチして内部を流れる流体の流れを封止する1対のピンチレバー160が揺動自在に設けられる。ピンチレバー160は、ローター120の回動により後述する態様によってチューブ150の外周部を押しつぶして内部を封止する。
 本発明のピンチバルブにあっては、チューブ150をピンチレバー160の間に挟んで配置する際に、初期状態(開弁状態)において、予めチューブ150を少量だけつぶしてセットしておく。この設定によりチューブ150の開閉速度が向上し、また、ピンチレバー160の旋回動作も短くてすむ。
 図7は、チューブ150の取付構造を示す断面図である。
 チューブ150は、シリコンゴム等の円筒状のもので、中央部は肉薄部151に形成され、その両端部にはチューブフランジ152が設けてある。第1のバルブハウジング100の配管取付部102の端部には突部103を有するフランジ104が設けてあり、第2のバルブハウジング110の配管取付部112の端部には突部113を有するフランジ114が設けてある。
 チューブ150の両側には配管300と配管310が連結され、締付具400を用いて締結される。
 図8は、チューブ150の両端部の取付構造の詳細を示す。
 チューブ150のチューブフランジ152は突部チューブフランジの外側端面に設けられる154とチューブフランジの内側端面に設けられる溝部153を有し、配管310の配管フランジ312は溝部314を有する。チューブフランジ152の突部154を配管310の溝部314に、チューブフランジ152の溝部153にフランジ114の突部113を嵌合させ、締付具400で締付ける。
 チューブ150はピンチレバー160によりピンチされると、全体に伸びて内部を封止する。チューブフランジ152の溝部153とフランジ114の突部113の嵌合によりチューブ150の両端部の把持をより堅実にしこのチューブ150の変形に対応する。また、チューブ150の中央部を肉薄部151に形成してあるので、閉弁時のシール性も向上する。
 図9の(a)、(b)、(c)はピンチレバー160によるチューブ150のピンチの状態を示す。図6の(a)はチューブ150が全開した状態を示し、内部を流れる流体の流れFは最大の流量となる。図の(b)はピンチレバー160によりチューブ150が半分程度押しつぶされた状態を示し、流量Fは減少する。
 図の(c)はピンチレバー160によりチューブ150が完全に押しつぶされた状態を示し、流体の流れは停止する。
 図10はチューブ150がピンチにより受ける応力分布Sを示す。ピンチレバー160の先端を円弧状の凸部162に形成することにより、チューブ150のピンチ部が受ける応力Sは図に示すようになり、集中力は防止される。
 図11は、ローター120によるピンチレバー160の操作機構を示す説明図である。
ローター120の内部に配設される1対のピンチレバー160は、第1のバルブハウジング100と第2のバルブハウジングの間にとりつけられる支柱116に揺動自在に支持される。
 ローター120が回動すると、ローター120の内部に形成された第1のカム山124によりピンチレバー160は内側に押圧されてチューブ150の中央部を中心に向けてピンチする。
 図12の(a)、(b)は、この作動の詳細を示す。
 ローター120が図の(a)に示すように、矢印R方向に回動すると、第1のカム山124がピンチレバー160に圧力Pを加えてチューブ150を押しつぶす。図の(b)に示すように、ローター120が矢印R方向に回動すると、第2のカム山125がピンチレバー160の軸穴164の後端部側に圧力Pを加えてピンチレバー160をチューブ150から引き離す。
 図13は、ローター120によるチューブ150のピンチを示す構造図である。
 図14は、図9でも説明した第1のカム山124と第2のカム山125によるピンチレバー160に対する圧力P、Pの作用を示す説明図である。
 図15は、チューブ150が完全に押しつぶされて、バルブが閉じた状態を示す。
 本発明のピンチバルブにあっては、ローター120が回転しながらピンチレバー160によりチューブ150を押しつぶすために、ピンチレバー160がチューブ150の外周部に対して回転しつつチューブ150を押しつぶす。この作用により、チューブ150の外周部の一点を押しつぶす従来のピンチバルブの構造とは異なり、チューブ150に作用する応力集中が発生せず、チューブ150の耐久性は向上する。
 すなわち、1対のピンチレバー160は、ローター120の回転とともに、第1のカム山124によってローター120の中心方向に押し出される。
 この作用によって、1対のピンチレバー160はチューブ150の外周部に対して旋回動しつつ接触してチューブを押しつぶす。
 そこで、レバーを半径方向に直線的に移動させてチューブを押しつぶす機構に比べて、チューブ150に損傷を与える影響を軽減することができるものである。
 1 自動ピンチバルブ装置
 2 手動ピンチバルブ装置
 10 バルブ本体
 20 駆動装置
 30 駆動装置
 100 第1のバルブハウジング
 102 配管取付部
 103 突部
 104 フランジ
 110 第2のバルブハウジング
 112 配管取付部
 113 突部
 114 フランジ
 116 支柱
 120 ローター
 122 ギヤ部
 124 第1のカム山
 125 第2のカム山
 150 チューブ
 151 肉薄部
 152 チューブフランジ
 153 溝部
 154 突部
 160 ピンチレバー
 162 凸部
 163 凹溝
 164 軸穴
 200 アクチュエータハウジング
 205 ポート
 206 ポート
 210 開閉表示盤
 212 駆動軸
 213 ハンドル
 214 駆動軸
 215 カバー
 216 歯車
 217 歯車
 218 軸受
 219 カバー
 220 第1のプレート
 222 プレート
 224 半円プレート
 226 軸受
 228 軸
 229 ハンドル受
 230 カバー
 240 第2のプレート
 245 カバー
 250 ピニオン
 300 配管
 310 配管
 312 配管フランジ
 314 溝部
 400 締付具

Claims (9)

  1.  円盤形状のバルブハウジングと、バルブハウジングの内部に回転自在に配設されるローターと、ローターの内側に配設される弾性材料でつくられる円筒形状のチューブと、チューブの中央部の外側に揺動自在に配設される1対のピンチレバーと、1対のピンチレバーをチューブの外周部を旋回動しつつ挟み込む方向に駆動する手段を備えるピンチバルブ装置。
  2.  バルブハウジングは、互いに外側に突出する配管取付部と、配管取付部の先端に設けられるフランジを備え、チューブの両端部に設けられるチューブフランジを配管取付部のフランジに固着する締付具を備える請求項1記載のピンチバルブ装置。
  3.  チューブは1対のピンチレバーに挟まれた開弁状態にあって、円筒形状から少量だけつぶされる状態でピンチレバーの間にとりつけられる請求項1記載のピンチバルブ装置。
  4.  ピンチレバーを駆動する手段は、ローターの内側に形成するカム山である請求項1記載のピンチバルブ装置。
  5.  ローターの外側に形成されるギヤ部とギヤ部に噛み合うピニオンと、ピニオンを駆動する駆動装置を備える請求項1記載のピンチバルブ装置。
  6.  ピニオンを駆動する手段は、エアシリンダとラック・ピニオンで構成される請求項5記載のピンチバルブ装置。
  7.  ピニオンを駆動する手段は、旋回動する手動のハンドルである請求項5記載のピンチバルブ装置。
  8.  チューブの両端部に設けられるチューブフランジは、チューブフランジの外側端面に設けられる突部と、チューブフランジの内側端面に設けられる溝部を備える請求項2記載のピンチバルブ装置。
  9.  チューブは、中央部の肉厚寸法が両端部の肉厚寸法に比べて薄く形成される請求項1記載のピンチバルブ装置。
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