JP2019105350A - バルブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バルブ駆動部に対し接液部を容易に且つ正確に着脱することができるバルブ装置を提供する。【解決手段】液体を流通させる流路１８が設けられ、流路を開閉するバルブ部１０が設けられた接液部１と、接液部１に連結され、バルブ部１０を開閉駆動するバルブ駆動部２とを備えたバルブ装置である。接液部１のバルブ部１０に、ダイヤフラム弁１１が設けられ、ダイヤフラム弁１１の略中央部に弁軸１４がバルブ駆動部側に突出可能に設けられる。バルブ駆動部２には、弁軸１４を嵌入させる軸孔１７が設けられ、接液部１とバルブ駆動部２との接合面に、接液部１とバルブ駆動部２を位置決めして着脱可能に嵌合連結させる嵌合連結部５，６が設けられる。【選択図】図２

Description

本発明は、ダイヤフラム弁を有する接液部とダイヤフラム弁を開閉駆動するバルブ駆動部とを備えたバルブ装置に関し、特にバルブ駆動部に対し接液部を容易に着脱することができるバルブ装置に関する。

例えば、化学分析装置や医療機器などにおける、微量な薬液等の流体を供給する装置では、流路を開閉するために、小型のバルブ装置が流体に配設される。この種のバルブ装置は、分析などの使用ごとに、薬液などのコンタミネーションを防止する目的で、接液部をバルブ駆動部に対し着脱可能とし、接液部を洗浄し、或いは使い捨てが可能な構造とする必要がある。

従来、このような微量薬液を供給する流路を開閉するバルブ装置として、下記特許文献１において、接液部交換型のバルブ装置が提案されている。

特許第５１７５７７８号公報

このバルブ装置は、軟質シート状の送液ユニット内に流路を形成し、流路のバルブ部内に、バルブシートを可動的に配設するとともに、バルブシートの上側に、バルブ体付きのダイヤフラムを設け、さらにダイヤフラムの上方に加圧ロッドを配置した加圧機構を配設した構造である。

このバルブ装置は、開弁する場合、加圧機構を動作させて加圧ロッドをダイヤフラム上に押し付け、ダイヤフラムを介してバルブ体を押し下げてバルブを開くように動作する。また、接液部を取り外す場合、接液部となる送液ユニット全体を取り外し、送液ユニット全体を交換することになる。

さらに、上記特許文献１のバルブ装置では、送液ユニットにおけるバルブ部の定位置に、加圧ロッドを有する加圧機構を、着脱可能に取り付ける構造は、具備されていない。

このため、バルブ装置のユーザーは、使用時、仮に送液ユニット全体を外すことができたとしても、加圧機構の加圧ロッドを、送液ユニットのバルブ部の定位置に正確に、且つ簡単に取り付けることは難しい。

本発明は、上述の課題を解決するものであり、バルブ駆動部に対し接液部を容易に且つ正確に着脱することができるバルブ装置を提供することを目的とする。

本発明に係るバルブ装置は、液体を流通させる流路が設けられ、該流路を開閉するバルブ部が設けられた接液部と、該接液部に連結され、該バルブ部を開閉駆動するバルブ駆動部とを備えたバルブ装置において、
該接液部の該バルブ部には、ダイヤフラム弁が設けられ、該ダイヤフラム弁の略中央部に弁軸が該バルブ駆動部側に突出可能に設けられ、
該バルブ駆動部には、該弁軸を嵌入させる軸孔が設けられ、
該接液部と該バルブ駆動部との接合面に、該接液部と該バルブ駆動部を位置決めして着脱可能に嵌合連結させる嵌合連結部が設けられたことを特徴とする。

この発明のバルブ装置によれば、ユーザーは、使用前または使用後、接液部をバルブ駆動部から簡単に外すことができ、洗浄後、或いは交換後、清浄な接液部をバルブ駆動部に、容易に且つ正確に位置決めして取り付け、再度の使用に備えることができる。

ここで、上記ダイヤフラム弁は、付勢力のない自由状態で、弁座から離れ開弁するように構成することが好ましい。この場合、ダイヤフラム弁のダイヤフラム自体に開弁復帰性を持たせ、或いは開弁復帰側に付勢するバネ部材をダイヤフラム弁に設けることができる。これによれば、接液部を取り外したとき、ダイヤフラム弁が開弁状態となるので、使用後に接液部を洗浄する際、内部に溜まった液体を良好に洗い落とすことができる。

この発明のバルブ装置によれば、バルブ駆動部に対し接液部を、容易に且つ正確に着脱することができる。

本発明の一実施形態を示すバルブ装置の斜視図である。 同バルブ装置の接液部とバルブ駆動部とを分離させた状態の斜視図である。 同バルブ装置の接液部とバルブ駆動部とを分離させた状態の、反対方向から見た場合の斜視図である。 バルブ駆動部の分解正面図である。 接液部の分解正面図である。 （ａ）はバルブ駆動部の分解斜視図、（ｂ）は反対方向からみたバルブ駆動部の分解斜視図である。 （ａ）は接液部の分解斜視図、（ｂ）は反対方向からみた接液部の分解斜視図である。 バルブ装置の縦断面図である。 ソレノイド作動時のバルブ装置の縦断面図である。 接液部を分離させた状態の縦断面図である。 （ａ）は他の実施形態の接液部の分解斜視図、（ｂ）は反対方向からみた同接液部の分解斜視図である。 同実施形態のバルブ装置の縦断面図である。 同実施形態のバルブ装置の、ソレノイド作動時の縦断面図である。 同実施形態の接液部を分離させた状態の縦断面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。この装置は、例えば微量な薬液等の流体を供給する流路を開閉するバルブとして使用される、小型のバルブ装置であり、流路１８を開閉するバルブ部１０を有する接液部１と、接液部１に連結され、バルブ部１０を開閉駆動するバルブ駆動部２とを備えてから構成される。

バルブ駆動部２は、図６に示すように、円筒状のケース２０を有し、ケース２０内にソレノイド２１が収容される。ソレノイド２１は、ボビン２１ｂにコイル２１ａを巻装し、その外側にコイルカバー２１ｃを取り付けて構成され、末端側の保持部２２と先端側の取付部２５とによりケース２０内に固定される。ソレノイド２１の内側に、プランジャ２３が、図８、９のように軸方向に摺動可能に配設される。プランジャ２３の保持部２２側に、細径部が設けられ、細径部にコイルばね２４が外嵌され、プランジャ２３は、コイルばね２４により突出側（図８，９の下側）に付勢される。

一方、図６に示す如く、ケース２０の反保持部２２側に、嵌合連結部５がケース２０内を閉じるように取り付けられ、嵌合連結部５の軸芯位置に中心孔５ａが設けられる。また、プランジャ２３の突出側（図８，９の下側）に、段差部２３ｂを介して小径部２３ａが設けられ、プランジャ２３の小径部２３ａは、嵌合連結部５の中心孔５ａに挿通され、その先端部がバルブ部１０の作動端２３ｃを構成する。

図８に示すように、ソレノイド２１をオフ（非通電）した状態で、プランジャ２３は、コイルばね２４の付勢力により図８の下側に摺動し、段差部２３ｂが嵌合連結部５の上面に当接し停止した状態となる。プランジャ２３の小径部２３ａの先端（下端）には、弁軸１４を押し下げて閉弁する作動端２３ｃが設けられ、ソレノイド２１をオフした状態で、プランジャ２３の作動端２３ｃは、図８，９に示す如く、嵌合連結部５から僅かに突出する。さらに、バルブ駆動部２の下端の嵌合連結部５内に、対向側つまり接液部１側に向けて環状の磁石５ｂが取り付けられる。リング状の磁石５ｂは、中心孔５ａの周囲を囲うように取り付けられ、内部に磁石５ｂを取り付けた状態の嵌合連結部５には、図２に示す如く、嵌合凹部５ｃが設けられる。これにより、接液部１とバルブ駆動部２の嵌合時、接液部１の嵌合連結部６の嵌合凸部６ａが、バルブ駆動部２の嵌合凹部５ｃに、正確に位置決めされ、嵌合するようになっている。嵌合連結部６は、磁性体で形成され、上記バルブ駆動部２の嵌合連結部５の嵌合凹部５ｃに嵌合したとき、磁石５ｂが嵌合連結部５に吸着し、正確に嵌合吸着されるようになっている。

一方、接液部１には、図５、図７に示すように、バルブ部本体１５、ダイヤフラム保持部１６、及びダイヤフラム弁１１を有するバルブ部１０が設けられる。バルブ部１０のバルブ部本体１５には、図８に示すように、ダイヤフラム弁１１の弁室３０が中心部に設けられる。軸孔１７を中心部に有するダイヤフラム保持部１６が、軸孔１７と弁室３０を合せるように、バルブ部本体１５上に固定される。ダイヤフラム弁１１のダイヤフラム１３の周縁部は、ダイヤフラム保持部１６とバルブ部本体１５の間で密に挟持される。ダイヤフラム弁１１のダイヤフラム１３には、それ自体に、開弁復帰性が付与されている。つまり、図１０に示すように、ダイヤフラム弁１１に付勢力が付与されず、フリーな状態になったとき、ダイヤフラム１３は平坦状態となり、開弁状態となるように構成される。

図７に示す如く、ダイヤフラム弁１１は、ダイヤフラム１３の下側中央部に弁体１２を設けて構成され、弁体１２の上部には弁軸１４が上方に突設される。図８，９に示す如く、バルブ部本体１５内には、弁室３０に連通する２本の流路１８が設けられ、流路１８には各々、接続ポート７が設けられる。弁室３０内の底部に、弁座１９が設けられる。ダイヤフラム弁１１の弁体１２が弁座１９に当接し着座したとき、流路１８と弁室３０間が閉鎖されて、閉弁され、弁体１２が弁座１９から離れることにより、開弁する。

接液部１のバルブ部１０には、ダイヤフラム弁１１が設けられ、ダイヤフラム弁１１の略中央部に、弁軸１４がバルブ駆動部２側（上側）に突出可能に設けられる。また、ダイヤフラム保持部１６の中央部に、弁軸１４を進入させる軸孔１７が大径部と小径部を有して形成される。ダイヤフラム弁１１の弁軸１４は、この軸孔１７に下方から挿入されて取り付けられ、ダイヤフラム弁１１の弁軸１４は、ダイヤフラム１３を介して所定のストローク長で上下動し、弁を開閉する。

上記のように、バルブ装置は、図８，９に示す如く、接液部１とバルブ駆動部２が、接液部１の磁性体のダイヤフラム保持部１６とバルブ駆動部２の嵌合連結部５の磁石５ｂが嵌合吸着して連結される。これを分離する場合、接液部１とバルブ駆動部２を離す方向に操作すれば、ダイヤフラム保持部１６が磁石５ｂから離れ、接液部１とバルブ駆動部２を分離することができる。

なお、上記実施形態では、磁石５ｂをバルブ駆動部２の嵌合連結部５に設けたが、磁石を接液部１のダイヤフラム保持部１６側の嵌合連結部６に設け、嵌合連結部５を磁性体とすることもできる。この場合、嵌合凹部５ｃは接液部１側の嵌合連結部６に設けることとなる。或いは、嵌合連結部５，６の接合面に、軸状の磁石を突設し、軸状の磁石を嵌合させる嵌合孔を対向側の磁性体に設け、軸状の磁石を嵌合孔に挿入して位置決めするとともに吸着させ、両者を連結することもできる。

次に、上記構成のバルブ装置の動作を説明すると、バルブ装置は、例えば、化学分析装置や医療機器などにおいて、微量な薬液等の流体を供給する装置に装着されて使用される。バルブ装置の接続ポート７には、図示しない供給用チューブなどが接続される。

この実施形態のバルブ装置は、ノーマリークローズ型であり、ソレノイド２１をオフした状態で、図８に示すように、プランジャ２３が、コイルばね２４の付勢力により下降し、弁軸１４を押し下げるため、ダイヤフラム弁１１の弁体１２が弁座１９に着座し、閉弁状態となる。なお、ノーマリーオープン型のバルブ装置の場合、コイルばね２４がプランジャ２３を上側に付勢し、通常時、弁体１２を弁座１９から離れた状態とするように構成すればよい。

ソレノイド２１に通電すると、図９に示すように、プランジャ２３が所定ストロークだけコイルばね２４の付勢力に抗して上昇し、それに応じて、ダイヤフラム弁１１の弁体１２が、ダイヤフラム１３の復元力（付勢力を除去したとき、自由状態に戻る力）により、上昇し、弁座１９から弁体１２が離れ、開弁状態となる。

一方、使用後に、接液部１を交換し或いは洗浄する場合、バルブ駆動部２から接液部１を分離させる。この場合、接液部１の磁性体のダイヤフラム保持部１６は、バルブ駆動部２の嵌合連結部５の嵌合凹部５ｃ内に嵌合させ、磁石５ｂに吸着して連結されるので、接液部１をバルブ駆動部２から離すようにすれば、容易に嵌合連結部５と嵌合連結部６が離れ、接液部１とバルブ駆動部２を分離させることができる。

このとき、図１０に示すように、分離した接液部１のダイヤフラム弁１１は、そのダイヤフラム１３の復元力により、平坦となって、弁軸１４を上昇させる方向に動き、これにより、弁体１２が弁座１９から離れ、開弁状態となる。このため、接液部１を洗浄する際、洗浄水が流路１８から弁室３０まで良好に流入し、内部の隅々まで良好に洗浄することができる。

また、使用時に、接液部１とバルブ駆動部２を連結させる場合、ダイヤフラム保持部１６の嵌合連結部６の嵌合凸部６ａを、バルブ駆動部２の嵌合連結部５の嵌合凹部５ｃに嵌め込めば、嵌合凸部６ａが磁石５ｂに吸着され、簡単に連結することができる。またこのとき、プランジャ２３の作動端２３ｃが正確にダイヤフラム弁１１の弁軸１４上に当接し、正確な位置に連結することができる。

このように、ダイヤフラム保持部１６の嵌合連結部６の嵌合凸部６ａを、バルブ駆動部２の嵌合連結部５の嵌合凹部５ｃに嵌め込むのみで、接液部１の磁性体のダイヤフラム保持部１６とバルブ駆動部２の嵌合連結部５の磁石５ｂが嵌合吸着して、簡単に連結することができ、プランジャ２３の作動端２３ｃが正確にダイヤフラム弁１１の弁軸１４上に当接し、正確に位置決めして連結することができる。

図１１〜図１４は、他の実施形態のバルブ装置を示している。この実施形態では、ダイヤフラム弁４１の弁軸４４に、ダイヤフラム弁４１を開弁側に付勢するバネ部材４９が装着される。なお、上記実施形態と同様な部分については、図１１〜図１４に上記と同じ符号を付して、その説明は省略する。

この接液部１に装着されるダイヤフラム弁４１は、図１１に示すように、弁軸４４に、円錐コイルばね状のバネ部材４９が外嵌して装着され、弁軸４４に付勢力を加えない自由状態で、弁軸４４が上昇し、弁体４２が弁座１９から離れ、開弁するように構成される。つまり、弁軸４４の上端が大径部として形成され、弁軸４４に外嵌されたバネ部材４９は、ダイヤフラム保持部１６の軸孔に周縁部と、弁軸４４の大径部との間に装着される。これにより、ダイヤフラム弁４１が自由状態となってとき、弁軸４４を上方に付勢し、弁体４２を、図１３に示す如く、開弁させる構造である。つまり、開弁状態で、ダイヤフラム弁４１のダイヤフラム４３は、バネ部材４９のバネ力により、平坦な初期状態に戻ることとなる。

このバネ部材４９は、プランジャ２３がコイルばね２４の付勢力により閉弁方向に付勢されたとき、弁体４２を弁座１９に着座させて閉弁状態とするために、バネ部材４９のバネ力は、コイルばね２４のバネ力より小さく設定される。

このバルブ装置は、ノーマリークローズ型であり、ソレノイド２１をオフした状態で、図１２に示すように、プランジャ２３が、コイルばね２４の付勢力により下降し、弁軸４４を押し下げ、ダイヤフラム弁４１の弁体４２が弁座１９に着座し、閉弁状態となる。なお、ノーマリーオープン型のバルブ装置の場合、コイルばね２４がプランジャ２３を上側に付勢し、通常時、弁体４２を弁座１９から離れた状態とする。

ソレノイド２１に通電すると、図１３に示すように、プランジャ２３が所定ストロークだけコイルばね２４の付勢力に抗して上昇し、それに応じて、ダイヤフラム弁４１の弁軸４４が、バネ部材４９のバネ力により上昇し、弁座１９から弁体４２が離れ、開弁状態となる。

一方、使用後に、接液部１を交換し或いは洗浄する場合、図１４に示す如く、バルブ駆動部２から接液部１を分離させる。この場合、接液部１の磁性体のダイヤフラム保持部１６、つまり嵌合連結部６の嵌合凸部６ａが、バルブ駆動部２の嵌合連結部５の嵌合凹部５ｃ内に嵌合され、磁石５ｂに吸着して連結された状態にあるから、接液部１をバルブ駆動部２から離すようにすれば、容易に接液部１とバルブ駆動部２を分離させることができる。

このとき、図１４に示すように、分離した接液部１のダイヤフラム弁４１は、その弁軸４４に装着したバネ部材４９のバネ力により、弁軸４４が上昇し、これにより、弁体４２が弁座１９から離れ、開弁状態となる。このため、接液部１を洗浄する際、洗浄水が流路１８から弁室３０まで良好に流入し、内部の隅々まで良好に洗浄することができる。

１ 接液部
２ バルブ駆動部
５ 嵌合連結部
５ａ 中心孔
５ｂ 磁石
５ｃ 嵌合凹部
６ 嵌合連結部
６ａ 嵌合凸部
７ 接続ポート
１０ バルブ部
１１ ダイヤフラム弁
１２ 弁体
１３ ダイヤフラム
１４ 弁軸
１５ バルブ部本体
１６ ダイヤフラム保持部
１７ 軸孔
１８ 流路
１９ 弁座
２０ ケース
２１ ソレノイド
２１ａ コイル
２１ｂ ボビン
２１ｃ コイルカバー
２２ 保持部
２３ プランジャ
２３ａ 小径部
２３ｂ 段差部
２３ｃ 作動端
２５ 取付部
３０ 弁室
４１ ダイヤフラム弁
４２ 弁体
４３ ダイヤフラム
４４ 弁軸
４９ バネ部材

Claims (5)

1. 液体を流通させる流路が設けられ、該流路を開閉するバルブ部が設けられた接液部と、該接液部に連結され、該バルブ部を開閉駆動するバルブ駆動部とを備えたバルブ装置において、
   該接液部の該バルブ部には、ダイヤフラム弁が設けられ、該ダイヤフラム弁の略中央部に弁軸が該バルブ駆動部側に突出可能に設けられ、
   該バルブ駆動部には、該弁軸を嵌入させる軸孔が設けられ、
   該接液部と該バルブ駆動部との接合面に、該接液部と該バルブ駆動部を位置決めして着脱可能に嵌合連結させる嵌合連結部が設けられたことを特徴とするバルブ装置。
2. 前記ダイヤフラム弁は、付勢力がかからない自由状態で、弁座から離れ開弁するように構成されたことを特徴とする請求項１記載のバルブ装置。
3. 前記ダイヤフラム弁のダイヤフラム自体に、開弁復帰性が付与されたことを特徴とする請求項２記載のバルブ装置。
4. 前記ダイヤフラム弁を開弁側に付勢するバネ部材が、前記ダイヤフラム弁に設けられたことを特徴とする請求項２記載のバルブ装置。
5. 前記嵌合連結部には、嵌合凹部が設けられるとともに、該嵌合凹部に嵌入される嵌合凸部が突設され、該嵌合凹部と該嵌合凸部は嵌合時、磁石により吸着されることを特徴とする請求項１記載のバルブ装置。
   
   
   

Images