JP6646435B2

JP6646435B2 - 流体混合装置

Info

Publication number: JP6646435B2
Application number: JP2015248839A
Authority: JP
Inventors: 茂彦小野
Original assignee: Shinwa Controls Co Ltd
Current assignee: Shinwa Controls Co Ltd
Priority date: 2015-12-21
Filing date: 2015-12-21
Publication date: 2020-02-14
Anticipated expiration: 2035-12-21
Also published as: JP2017113664A

Description

本発明は、流体混合装置に関する。

従来、流体混合装置に関する技術としては、例えば、特許文献１乃至３等に開示されたものが既に提案されている。

特許文献１は、少なくとも２つの供給ラインに流れる各々の流体を任意の比率で混合させる流体混合装置であって、各々の該供給ラインが、流路の開口面積を変化させることにより流体の流量を制御する流体制御弁と、流体の実流量を計測し該実流量の計測値を電気信号に変換し出力する流量計測器と、該実流量の計測値と設定流量値との偏差に基づいて、流体制御弁の開口面積を制御するための指令信号を、流体制御弁または流体制御弁を操作する機器へ出力する制御部とをそれぞれ具備するように構成したものである。

また、特許文献１は、前記各種弁および前記流量計測器が、一つのベースブロックに配設されている態様を含んでおり、ベースブロックは、例えば、金属により直方体状に形成されている。

特許文献２は、電磁弁を搭載するための弁搭載面を有するマニホールドベースと、上記弁搭載面に搭載された電磁弁と、上記マニホールドベースに連結されたストップ弁ベースと、該ストップ弁ベースに取り付けられたストップ弁とを有し、上記マニホールドベースが、該マニホールドベースの内部を延びる供給流路及び排出流路と、これらの供給流路及び排出流路から分岐して上記弁搭載面に開口する供給用連通孔及び排出用連通孔とを有していて、上記供給用連通孔は、上記ストップ弁ベースを経由して上記弁搭載面に至るように形成されており、上記ストップ弁ベースにはストップ弁取付面が形成され、該ストップ弁取付面に上記ストップ弁が、上記電磁弁が介在する側からの押し引き操作によって上記供給用連通孔を開放する第１操作位置と該連通孔を閉鎖する第２操作位置とに切換可能なるように取り付けられているように構成したものである。

マニホールドベースは、例えば、金属によって矩形か又はそれに類似する断面形状を有する一方向に長いブロックからなる。

特許文献３は、同一形状の一対のダイカスト成形されたエンドマニホールドを備え、それぞれのエンドマニホールドが、そのボディに、相互に連接可能な第１連接面と、該第１連接面に背向する配管接続面と、上面に形成された電磁弁を装着するための第１弁装着面とを有し、上記配管接続面に開口する断面円形の一括供給用流路と上記第１連接面に開口して上記弁装着面の内部まで延びる断面縦長の第１供給用連通路、及び上記一括供給用流路の両側の断面円形の一括排出用流路と上記第１連接面における第１供給用連通路の両側に開口してそれぞれ上記第１弁装着面の内部まで延びる断面横長の第１排出用連通路とが、上記ボディ内において相互に連通すると共に、上記第１弁装着面に開口する個別供給用通孔及びその両側の個別排出用通孔が、上記第１供給用連通路及びその両側の第１排出用連通路にそれぞれ連通しており、上記配管接続面に開口する各流路、上記第１連接面に開口する各連通路、及び上記第１弁装着面に開口する各通孔は、ボディにおけるそれらを設けた面に対して垂直で直線的に延びるものとして形成され、上記第１弁装着面の個別供給用通孔とその両側の個別排出用通孔との間隔は、上記配管接続面における一括供給用流路と一括排出用流路との間隔よりも狭く、上記第１供給用連通路の両側に位置する断面横長の両第１排出用連通路が、それぞれ、両側の一括排出用流路及び個別排出用通孔の両者に連通する横長形状に形成されているように構成したものである。

一対のエンドマニホールドは、同一形状にダイカスト成形されたものである。

特開２００７−１７５６９０号公報特開２００８−３０９２６２号公報特開２００９−２５７５５４号公報

本発明は、装置本体を金属や合成樹脂により直方体状に形成した場合に比較して、装置本体が十分な強度を有し、且つ装置のコストダウンが可能な流体混合装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載された発明は、第１の流体が流入する第１流入口及び前記第１の流体が流出する第１流出口を有する第１の流路と、第２の流体が流入する第２流入口及び前記第２の流体を前記第１の流路を流れる前記第１の流体に混合させる混合用流出口を有する第２の流路を一体的に形成した合成樹脂製の装置本体と、
前記装置本体の装着部に装着されて前記第２の流路を開閉する開閉弁と
を備え、
前記装置本体は、当該装置本体から突出した状態で設けられる前記第１流入口及び第１流出口の基端部を補強する第１の補強リブと、前記装着部を補強する第２の補強リブを一体的に有することを特徴とする流体混合装置である。

請求項２に記載された発明は、第１の流体が流入する第１流入口及び前記第１の流体が流出する第１流出口を有する第１の流路と、第２の流体が流入する第２流入口及び前記第２の流体を前記第１の流路を流れる前記第１の流体に混合させる混合用流出口を有する第２の流路を一体的に形成した合成樹脂製の装置本体と、
前記装置本体の装着部に装着されて前記第２の流路を開閉する開閉弁と
を備え、
前記装置本体は、前記第１流入口及び第１流出口の基端部に周方向に沿って作用する外力に対抗する第１の補強リブと、前記装着部に作用する前記開閉弁の自重に抗する第２の補強リブとを一体的に有することを特徴とする流体混合装置である。

請求項３に記載された発明は、第１の流体が流入する第１流入口及び前記第１の流体が流出する第１流出口を有する第１の流路と、第２の流体が流入する第２流入口及び前記第２の流体を前記第１の流路を流れる前記第１の流体に混合させる混合用流出口を有する第２の流路を一体的に形成した合成樹脂製の装置本体と、
前記装置本体の装着部に装着されて前記第２の流路を開閉する開閉弁と
を備え、
前記装置本体は、前記第１流入口及び第１流出口の基端部を補強する第１の補強リブと、前記装着部を補強する第２の補強リブと、前記第１の流路を補強する第３の補強リブと、前記第２の流路の少なくとも一部を補強する第４の補強リブとを一体的に有することを特徴とする流体混合装置である。

請求項４に記載された発明は、前記装着部には、前記開閉弁の弁座が一体的に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の流体混合装置である。

請求項５に記載された発明は、前記開閉弁は、前記第２の流体の流量制御を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の流体混合装置である。

請求項６に記載された発明は、前記第２の補強リブは、前記開閉弁の弁座と同心円状に形成された円筒部と、前記円筒部を取り囲むように平面略矩形状に形成された矩形部と、前記円筒部と前記矩形部を放射状に連結する連結部とを有することを特徴とする請求項４又は５に記載の流体混合装置である。

請求項７に記載された発明は、前記装置本体は、平板状に形成されたベース板部を有し、
前記ベース板部の一方の面に前記第１流入口、前記第１流出口及び前記装着部が一体的に形成され、
前記ベース板部の他方の面に前記第１の流路及び第２の流路が一体的に形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の流体混合装置である。

請求項８に記載された発明は、前記第１の流路を形成する前記第１流路形成部と前記第２の流路を形成する前記第２流路形成部とを備え、
前記第１の流路形成部と前記第２の流路形成部は、前記流体混合装置本体の長手方向に沿って一部が重なるように配置され、前記第１の流路形成部及び前記第２の流路形成部は、前記装置本体の長手方向に沿った互いに対向する端部がそれぞれ開口されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の流体混合装置である。

請求項９に記載された発明は、前記第１の補強リブは、前記第１流入口及び第１流出口の基端部に前記装置本体の長手方向及び当該長手方向と交差する方向に延在するよう設けられていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の流体混合装置である。

請求項１０に記載された発明は、前記流体混合装置本体は、前記第２の流路に流入する前記第２の流体を開閉する第１の開閉弁と、
前記第１の流体に混合される前記第２の流体を開閉する第２の開閉弁と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の流体混合装置である。

請求項１１に記載された発明は、前記装置本体は、当該装置本体を長手方向と交差する方向に沿って互いに連結自在な連結部を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の流体混合装置である。

本発明によれば、装置本体を金属や合成樹脂により直方体状に形成した場合に比較して、装置本体が十分な強度を有し、且つ装置のコストダウンが可能な流体混合装置を提供することを提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る流体混合装置の一例としての流体混合用のマニホールド型電磁弁装置を示す外観斜視図である。本発明の実施の形態１に係る流体混合装置の一例としての流体混合用のマニホールド型電磁弁装置を示す分解斜視図である。本発明の実施の形態１に係る流体混合装置の一例としての流体混合用のマニホールド型電磁弁装置を示す平面図及び縦断面図である。本発明の実施の形態１に係る流体混合装置の一例としての流体混合用のマニホールド型電磁弁装置を示す左側面、底面図及び右側面図である。第１の電磁弁を示す縦断面図である。第１の電磁弁の要部を示す横断面図である。第１の電磁弁の要部を示す横断面図である。ダイヤフラム及びグランドを示す分解斜視図である。マニホールド型電磁弁装置を２つ連結した状態を示す平面構成図である。第３の装着部の構成を示す要部斜視図である。第３の装着部の構成を示す要部斜視図である。装置本体の補強リブを示す斜視構成図である。装置本体の補強リブを示す斜視構成図である。数値解析の結果を示す図表及びグラフである。数値解析の結果を示す図表及びグラフである。本発明の実施の形態２に係る流体混合装置の一例としての流体混合用のマニホールド型電磁弁装置を示す正面構成図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

[実施の形態１]
図１は本発明の実施の形態１に係る流体混合装置の一例としての流体混合用のマニホールド型電磁弁装置を示す外観斜視図、図２は同分解斜視図、図３は同平面図及び同縦断面図、図４は同左側面図、底面図、右側面図である。

マニホールド型電磁弁装置１は、第１の流体と第２の流体を所定のタイミングで混合するマニホールド型の電磁弁装置として構成されている。マニホールド型電磁弁装置１は、図１に示すように、大別して、第１の流体としての主液が流入する第１流入口２及び主液が流出する第１流出口３を有する第１の流路４と、第２の流体が流入する第２流入口５及び第２の流体を第１の流路４を流れる主液に混合させる混合用流出口６（図３（ｂ）参照）を有する第２の流路７が一体的に形成された合成樹脂製の装置本体８と、装置本体８に装着されて第２の流路７をそれぞれ異なる位置で開閉する開閉弁の一例としての第１及び第２の電磁弁９、１０とを備えている。

装置本体８は、射出成形された合成樹脂により一体的に形成されている。装置本体８を形成する合成樹脂としては、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ：Polyphenylenesulfide）やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ：polyetheretherketone）など種々のものを使用することができるが、機械的強度、寸法安定性、絶縁性、耐熱性、耐薬品性、自己消火性（難燃性）などを考慮して選択することが望ましい。

装置本体８は、図３及び図４に示すように、マニホールド型電磁弁装置１の平面形状に対応した細長い平面矩形の平板状に形成され、且つ所定の肉厚ｔ１を有するベース板部１１を備えている。ベース板部１１の上面（表面）１１ａには、円筒形状の第１流入口２及び同じく円筒形状の第１流出口３が上方へ向けて垂直に突出した状態で一体的に形成されている。なお、以降、装置本体８の各部の構成について説明するが、特に「一体的」と言及しない場合であっても装置本体８を構成する各部の構成要素はすべて装置本体８に一体的に形成されているものである。

第１流入口２は、ベース板部８の長手方向に沿った一方の端部に配置されている。また、第１流出口３は、ベース板部８の長手方向に沿った他方の端部側である第２の電磁弁１０と第１の電磁弁９との間に配置されている。また、第１流入口２及び第１流出口３の上端部２ａ、３ａは、図示しないチューブを圧入して装着することが可能となるよう外径が中間部よりも大きく厚肉に形成されている。また、第１流入口２及び第１流出口３の上端２ｂ、３ｂは、図示しないチューブの圧入が容易となるようテーパー状に形成されている。

第１流入口２及び第１流出口３の基端部（下端部）２ｃ、３ｃは、所定の高さｈ１にわたり外径が他の部分より大きく厚肉に形成されて補強されている。この第１流入口２及び第１流出口３の基端部２ｃ、３ｃには、当該第１流入口２及び第１流出口３の基端部２ｃ、３ｃを補強する所定の肉厚ｔ２（例えば、４ｍｍ程度）を有する平板状の第１の補強用リブ１２、１３が設けられている。第１の補強用リブ１２、１３は、ベース板部１１の上面１１ａに当該ベース板部１１の長手方向及び短手方向に沿って直交するよう十字状に配置されている。長手方向の第１の補強用リブ１２は、ベース板部１１の長手方向に沿って全長にわたり所定の肉厚ｔ２及び高さｈを有して起立した平板状に設けられている。また、短手方向の第１の補強用リブ１３は、ベース板部１１の短手方向に沿って全幅にわたり所定の肉厚ｔ２及び高さｈを有して起立した平板状に設けられている。なお、第１の補強用リブ１２、１３は、ベース板部１１の長手方向及び短手方向に沿って直交するよう十字状に配置される以外に、これら第１の補強用リブ１２、１３の間に４５度等の所定の角度をなすよう更に追加して配置しても良い。

第１の補強用リブ１２、１３は、第１流入口２及び第１流出口３を補強するためのものである。第１流入口２及び第１流出口３には、当該第１流入口２及び第１流出口３に図示しないチューブを圧入や引き抜く際の操作力が直接作用する。チューブを圧入する際の操作力は、主として、第１流入口２及び第１流出口３を長手方向に沿って押圧する押圧力と、チューブを把持した状態でチューブを回転させる回転力（捩じり力）などである。

さらに、ベース板部１１の上面１１ａには、第１及び第２の電磁弁９、１０を装着するための第１及び第２の装着部１４、１５が設けられている。これら第１及び第２の装着部１４、１５は、同様に構成されている。ここでは、第１の装着部１４について代表して説明し、第２の装着部１５については、同一の符号に添え字「２」を付すことにより説明を省略する。

第１の装着部１４の中心部は、第１の電磁弁９の弁本体１６_１を構成している。第１の装着部１４の弁本体１６_１には、図３に示すように、円柱形状に形成された第１及び第２の凹部１７_１、１８_１が同心円状に形成されている。第１の凹部１７_１は、直径が第２の凹部１８_１より小さく、且つ深さが第２の凹部１８_１より深く設定されている。第２の凹部１８_１は、第１の凹部１７_１の上部に配置されている。第２の凹部１８_１は、例えば、ベース板部１１の上面１１ａに第１の補強用リブ１２、１３と同じ高さを有するように突出した円筒部１９_１によって形成されている。また、第１の凹部１７_１は、例えば、ベース板部１１の下面１１ｂに下方に向けて突出するように形成された円筒部２０_１によって形成されている。

第１の凹部１７_１の底部２１_１には、第１の電磁弁９の弁座２２_１が円筒形状に上方へ向けて突出するよう形成されている。弁座２２_１の上端は、第１の凹部１７_１の上端よりも下方に位置している。弁座２２_１の中心には、図３（ｂ）に示すように、第２流入口５に連通する連通孔２３_１が開口されている。また、第１の凹部１７_１の内周壁には、図５に示すように、第２の流路７に連通した開口部２４が設けられている。また、第２の装着部１５における第１の凹部１７_２の内周壁には、第２の流路７に連通した開口部としての混合用流出口６が設けられている。

さらに、第１の凹部１７_１の上端部１７_１ａは、第２の凹部１８_１の底部２５_１よりも上方に円筒形状に突出している。第２の凹部１８_１の底部２５_１には、第１の凹部１７_１の上端部１７_１ａによって区画され、後述するように、第１の電磁弁９のダイヤフラム３３等を収容する凹部が形成されている。

第１及び第２の電磁弁９、１０は、同様に構成されている。ここでは、第１の電磁弁９について代表して説明し、第２の電磁弁１０については、同一の符号に添え字「２」を付すことにより説明を省略する。

第１の電磁弁９は、図６に示すように、大別して、電磁ソレノイド２６_１と、当該電磁ソレノイド２６_１の下端部に設けられた凸部２６_１ａに装着された弁体２７_１と、装置本体８に一体的に設けられる弁本体１６を備えている。電磁ソレノイド２６_１は、磁性材料からなるケーシング２８_１と、ボビン２９_１ａに円筒形状に巻かれたコイル２９_１と、コイル２９_１の中心部に配置された円柱形状の磁性材料からなる固定コア３０_１と、同じくコイル２９_１の中心に配置された円柱形状の磁性材料からなり、固定コア３０_１の下方に配置されて外周に巻装されたスプリング３１_１によって下方に付勢された可動コア３２_１とを有している。弁体２７_１は、可動コア３２_１の下端部に突出した状態で設けられた凸部２６_１ａに装着されている。弁体２７_１は、通常、スプリング３１_１によって下方に付勢された可動コア３２_１により弁座２２_１に当接しており、弁座２２_１の内部を貫通するよう設けられた連通孔２３_１を閉塞している。また、第２の電磁弁１０においては、弁座２２_２の内部を貫通するよう設けれ、第１の凹部１７の内部と第１の流路４とを連通させる連通孔２３_２が設けられている。

弁本体１６_１は、上述したように、装置本体８に一体的に設けられている。弁本体１６_１を構成する装置本体８には、図６及び図７に示すように、第１の凹部１７_１の底部２１_１近傍の内周壁に第２の流路７に連通する開口部２４が設けられている。また、第２の装着部１５における第１の凹部１７_２の内周壁には、上述したように、第２の流路７に連通した開口部としての混合用流出口６が設けられている。弁体２７_１が上方に移動した状態（電磁ソレノイド２６_１がＯＮの状態）では、第２流入口５から連通孔２３_１に流入した第２の流体としての添加液が弁座２２_１から第１の凹部１７_１の内部に流入し、開口部２４から第２の流路７へと流れ込むようになっている。

第２の凹部１８_１には、ダイヤフラム３３_１が収容されている。ダイヤフラム３３_１は、図８に示すように、弁体２７_１と一体的に形成されている。ダイヤフラム３３_１には、弁体２７_１の上下動に追従するように断面Ｕ字状の弾性変形部３３_１ａが弁体２７_１の外周に環状に設けられている。弾性変形部３３_１ａの内部には、凹状の溝部３３_１ｂが形成されている。また、ダイヤフラム３３_１の外周端には、下面が平坦に形成されたフランジ部３３_１ｃが設けられている。ダイヤフラム３３_１は、図６及び図７に示すように、弁本体１６と環状のグランド３４_１によって挟持された状態で第２の凹部１８_１に装着されている。グランド３４_１には、ダイヤフラム３３_１の弾性変形部３３_１ａに対応した位置に円形状の挿通孔３４_１ａが開口されている。ダイヤフラム３３_１のフランジ部３３_１ｃの下端面は、上述したように、平坦に形成されており、第２の凹部１８_１に圧入により嵌め込まれ、その上方にグランド３４_１を配置することで弁本体１６の内部に固定した状態で取り付けられている。

第１及び第２の装着部１４、１５には、図３及び図５に示すように、当該第１及び第２の装着部１４、１５に作用する第１及び第２の電磁弁９、１０の自重及び第１及び第２の電磁弁９、１０の動作力等に対抗する第２の補強リブ３５が設けられている。なお、第１及び第２の電磁弁９、１０の動作力は、第１及び第２の装着部１４、１５に作用する第１及び第２の電磁弁９、１０の自重に比較して大幅に小さいため、通常は、第１及び第２の電磁弁９、１０の自重のみを考慮すれば良い。

装置本体８のベース板部１１の上面１１ａには、上述したように、第２の凹部１８_１を構成する円筒部１９_１が上方に向けて突出するように設けられている。円筒部１９_１の外周には、図３及び図５に示すように、当該円筒部１９_１の外周を取り囲むように設けられた平面略矩形状の第２の補強リブ３５_１ａと、円筒部１９_１を中心にして半径方向に放射状に配置され、当該円筒部１９_１と第２の補強リブ３５_１ａを平板状に連結する複数の放射状の第２の補強リブ３５_１ｂとを備えている。複数の放射状の第２の補強リブ３５_１ｂは、円筒部１９_１を中心にして、水平方向（０度）、４５度、９０度、１３５度、１８０度、２２５度、２７０度、３１５度の角度にわたり８つ設けられている。また、水平方向（０度）及び１８０度の方向に配置される放射状の第２の補強リブ３５_１ｂは、第１の補強用リブ１２と一体的に形成されている。平面略矩形状の第２の補強リブ３５_１ａには、第１の補強用リブ１２と一体的に形成された水平方向（０度）及び１８０度の方向に配置される放射状の第２の補強リブ３５_１ｂと交差する位置に凹部３６_１が設けられている。なお、複数の放射状の第２の補強リブ３５_１ｂの数は、８つより多くても少なくても良い。これらの平面略矩形状の第２の補強リブ３５_１ａ及び放射状の第２の補強リブ３５_１ｂは、同一の肉厚ｔ３を有するように形成されている。この第２の補強リブ３５_１ａ及び放射状の第２の補強リブ３５_１ｂの肉厚ｔ３は、例えば、第１の補強用リブ１２、１３の肉厚ｔ２と等しい値に設定される。

また、平面略矩形状の第２の補強リブ３５_１ａには、図２に示すように、第１及び第２の電磁弁９、１０における電磁ソレノイド２６_１のケーシング２８_１を長ネジ３７によりネジ止めするための円柱形状の２つの締結部３８_１、３９_１が、弁座２２_１を中心にして対角線上に位置するように設けられている。各締結部３８_１、３９_１には、ネジ孔４０_１、４１_１がそれぞれ形成されている。なお、ネジ孔４０_１、４１_１は、例えば、装置本体８を構成する合成樹脂にインサートされたナットからなる。

本実施の形態では、マニホールド型電磁弁装置１を可能な限り小型化且つ軽量化し、しかも十分な強度を持たせるため、図３（ａ）に示すように、第１及び第２の電磁弁９、１０における電磁ソレノイド２６_１のケーシング２８_１を装置本体８に固定するためのネジ孔４０_１、４１_１の中心がベース板部１１の端縁と一致するように配置されている。そのため、装置本体８のベース板部１１は、ネジ孔４０_１、４１_１が形成された円筒状の締結部３８_１、３９_１の外周端がベース板部１１の端部から外側に突出しており、当該締結部３８_１、３９_１の外周端間の距離Ｌが、マニホールド型電磁弁装置１の幅方向の最大寸法となっている。

さらに、第２の電磁弁１０に対応した平面略矩形状の第２の補強リブ３５_２ａの両外側面には、図９に示すように、マニホールド型電磁弁装置１を複数並列的に連結して使用する場合に、当該マニホールド型電磁弁装置１の装置本体８を互いに連結するための凸部と凹部からなる連結部４２、４３がそれぞれ設けられている。なお、連結部４２、４３は、第１の電磁弁９に対応した平面略矩形状の第２の補強リブ３５_１ａの両外側面にも設けても勿論良い。また、第１及び第２の電磁弁９、１０に対応した平面略矩形状の第２の補強リブ３５_１ａ、第２の補強リブ３５_２ａの両外側面には、マニホールド型電磁弁装置１を複数連結して使用する場合に、隣接するマニホールド型電磁弁装置１の円筒状の締結部３８_１、３９_１と干渉するのを回避するための凹部４４_１、４５_１がそれぞれ形成されている。

また、装置本体８のベース板部１１の下面（裏面）１１ｂには、図４に示すように、第１の流路４を形成する円筒形状の第１の流路形成部５１と、第２の流路７を形成する円筒形状の第２の流路形成部５２とが、装置本体８の長手方向に沿って互いに平行に設けられている。また、第１の流路形成部５１と第２の流路形成部５２は、その長手方向に沿った一部が接合されている。第１及び第２の流路形成部５１、５２は、図３（ｂ）に示すように、装置本体８を射出成形により一体的に形成する関係上、装置本体８の長手方向に沿って互いに対向する反対側の端面に開口された第１及び第２の開口部５３、５４をそれぞれ有している。第１及び第２の開口部５３、５４の内径は、第１及び第２の流路４、７の内径より大きく設定されている。第１及び第２の開口部５３、５４は、Ｏリング等のシール部材５５、５６を介して第１及び第２の閉塞栓５７、５８が螺着されて密封状態で閉塞されている。

また、第１の流路形成部５１及び第２の流路形成部５２は、図３（ｂ）に示すように、当該第１の流路４及び第２の流路７を形成する図示しない中子の抜き勾配を考慮して、開口された基端部から先端部に向けて小径となるようテーパー状に形成されている。

第１の流路形成部５１は、図４に示すように、第１の流路４に対応して装置本体８の一端部から第１流出口３の位置までにわたり設けられている。また、第２の流路形成部５２は、第２の流路７に対応して装置本体８の他端部から第２の装着部１５にわたり設けられている。

また、第２の流路形成部５２は、ベース板部１１の裏面に近接した位置に且つベース板部１１の幅方向に沿って一側部に寄った位置に配置されている。これに対して、第１の流路形成部５１は、ベース板部１１の裏面に第２の流路形成部５２よりも離れた位置に且つベース板部１１の幅方向に沿った中央部に配置されている。第１及び第２の流路形成部５１、５２は、ベース板部１１の長手方向に沿って略同じ長さを有するように、第１流入口２及び第２流出口３の配置、並びに第２の装着部１５の配置が決定されている。これら第１及び第２の流路形成部５１、５２は、後述する第３の補強リブ５１等とともに、装置本体８のベース板部１１の長手方向及び幅方向に沿った剛性を高めている。

第１の流路形成部５１の裏面（下面）には、第１の流路４を形成する当該第１の流路形成部５１を補強する第３の補強リブ６１が設けられている。また、第２の流路形成部５２の裏面（下面）には、第２の流路７を形成する当該第２の流路形成部５２を補強する第４の補強リブ６２が設けられている。第３及び第４の補強リブ６１、６２は、第１及び第２の流路形成部５１、５２の中央に配置されている。これら第３及び第４の補強リブ６１、６２は、所定の肉厚ｔ４及び高さを有する平板状に形成されている。第３及び第４の補強リブ６１、６２の肉厚ｔ４は、例えば、ベース板部１１の肉厚ｔ１と等しい値に設定される。第１の流路形成部５１及び第２の流路形成部５２は、ベース板部１１からの距離が異なり、第１の流路形成部５１の方が第２の流路形成部５２よりもベース板部１１から離れた下方に位置している。そのため、第３の補強リブ６１及び第４の補強リブ６２は、高さｈ２、ｈ３が異なり、第４の補強リブ６２の方が第３の補強リブ６１よりも高く設定されている。また、第３の補強リブ６１及び第４の補強リブ６２は、第３の補強リブ６１の端部でベース板部１１の幅方向に沿って配置された連結用の補強リブ６３によって互いに連結されており、第３の補強リブ６１及び第４の補強リブ６２、並びに連結用の補強リブ６３の下端面は、同一の平面を形成している。

また、第４の補強リブ６２は、図２及び図４に示すように、第２流入口５を構成する流入口構成部材６４を装着する第３の装着部６５の側壁６６、６７のうち一方の側壁６６と連結されている。第３の装着部６５は、図３（ｂ）に示すように、装置本体８の第１の装着部１４の裏面側に対応した位置に設けられている。その理由は、第２流入口５に対応した位置に第１の装着部１４が配置されているためである。

流入口構成部材６４は、図２に示すように、平面矩形状の基板６８に第２流入口５を構成する円筒部材６９を下方へ向けて直交するように設けたものである。また、第２流入口５は、第１流入口２及び第１流出口３と同様に、その上端部５ａが図示しないチューブを圧入して装着することが可能となるよう外径が中間部よりも大きく厚肉に形成されている。また、第２流入口５の上端５ｂは、図示しないチューブの圧入が容易となるようテーパー状に形成されている。さらに、第２流入口５の基端部（上端部）５ｃは、所定の高さにわたり外径が他の部分より大きく厚肉に形成されて補強されている。なお、第２流入口５の基端部５ｃには、第１流入口２及び第１流出口３と同様に、当該第２流入口５の基端部５ｃを補強する図示しない平板状の第５の補強用リブを設けても良い。流入口構成部材６４の基板６８には、当該流入口構成部材６４を装置本体８にネジ７０をネジ止めするための挿通孔７１、７２が開口されている。

第３の装着部６５には、図４（ｂ）に示すように、その中心に連通孔２３が開口されている。また、第３の装着部６５の外周には、連通孔２３の外周に設けられた円筒形状の第５の補強リブ７３ａと、当該第５の補強リブ７３ａの外周を取り囲むように設けられた平面略矩形状の第５の補強リブ７３ｂと、円筒形状の第５の補強リブ７３ａを中心にして半径方向に沿って放射状に配置され、当該円筒形状の第５の補強リブ７３ａと平面略矩形状の第５の補強リブ７３ｂとを平板状に連結する複数の放射状の第５の補強リブ７３ｃとを備えている。複数の放射状の第５の補強リブ７３ｃは、円筒形状の第５の補強リブ７３ａを中心にして、水平方向（０度）、６０度、１２０度、１８０度、２４０度、３００度の角度にわたり６つ設けられている。また、水平方向（０度）及び１８０度の方向に配置される放射状の第５の補強リブ７３ｃは、側壁６６、６７と連結されている。さらに、装置本体８の長手方向に沿った端部側に配置された側壁６７には、第４の補強リブ６２と同一の直線状に配置された補助の補強リブ７４が設けられている。

また、平面略矩形状の第５の補強リブ７３ｂには、図４（ｂ）に示すように、流入口構成部材６４をネジ７０によりネジ止めするための円柱形状の２つの締結部７５、７６が、連通孔２３を中心にして対角線上に位置するように設けられている。各締結部７５、７６には、ネジ孔７７、７８がそれぞれ形成されている。なお、ネジ孔７７、７８は、例えば、装置本体８を構成する合成樹脂にインサートされたナットからなる。

各締結部７５、７６は、図１０及び図１１に示すように、ネジ孔７７、７８が貫通した相対的に短い長さに設定し、第１の凹部１７の裏面に間隙Ｇが形成されるように構成しても良い。

また、各締結部７５、７６は、ネジ孔７７、７８よりも相対的に長く設定し、第１の凹部１７の裏面と接触するように構成することで、第１の凹部１７の裏面に間隙Ｇが形成されるのを回避し、第１の装着部１４から第３の装着部６５にわたる領域の強度を向上させることが可能となる。

第５の補強用リブ７３は、第２流入口５を補強するためのものである。第２流入口５には、当該第２流入口５に図示しないチューブを圧入する際の操作力が直接作用する。チューブを圧入する際の操作力は、主として、第２流入口５を長手方向に沿って押圧する押圧力と、チューブを把持した状態でチューブを回転させる回転力（捩じり力）である。

以上の構成において、本実施の形態に係るマニホールド型電磁弁装置では、次のようにして、装置のコストダウンが可能となっている。

すなわち、マニホールド型電磁弁装置１は、図１に示すように、装置本体８が射出成形された合成樹脂により一体的に形成されている。そのため、従来のように、金属や合成樹脂等から直方体形状に形成された素材に切削加工や旋削加工あるいは孔空け加工等を施して装置本体８を形成する場合に比較して、装置本体８を射出成形によって容易にしかも精度良く形成することができ、マニホールド型電磁弁装置１の大幅なコストダウンが可能となる。

また、マニホールド型電磁弁装置１の装置本体８は、その上面に第１の補強用リブ１２、１３が設けられているとともに、その下面に第２乃至第４の補強用リブ６１、６２、７３が設けられているため、装置本体８を小型に形成した場合であっても、当該装置本体８の長手方向及び幅方向に沿って十分な剛性を持たせることができる。さらに、第１流入口２、第１流出口３及び第２流入口５、並びに第１乃至第３の装着部１４、１５、６５を、第１乃至第４の補強用リブ１２、１３、６１、６２、７３によって補強することができ、装置本体８に作用する操作力に対して十分な強度を有している。

さらに、マニホールド型電磁弁装置１の装置本体８は、図１２及び図１３に示すように、その下面に第２及び第３の補強用リブ６１、６２が長手方向に沿って略全長にわたり配置されているため、当該装置本体８を合成樹脂製の射出成形により一体的に形成する際に、これら第２及び第３の補強用リブ６１、６２が合成樹脂が流れるキャビティを形成し、装置本体８を所定の形状に精度良く製造することが可能となる。

上記の如く製造されたマニホールド型電磁弁装置１は、装置本体８の第１流入口２に主液を供給するための図示しないチューブを装着するとともに、第１流出口３に主液を排出するための図示しないチューブを装着する。また、マニホールド型電磁弁装置１は、装置本体８の第２流入口５に添加液を供給するための図示しないチューブを装着する。

その後、主液が第１の流路４を循環していないタイミングで第１及び第２の電磁弁９、１０をＯＮした後、第１流入口３の外部からシリンジポンプ等のポンプにより第２流入口５の外部に設置された容器内の添加液を徐々に（例えば、１分間に５０ｍｌ程度）吸い上げる。なお、第１流入口３の外部から添加液を吸い上げる代わりに、第２流入口５の外部に設置された容器内の添加液を徐々に送り出すようにしても良い。その後、第１の電磁弁９のみをＯＦＦ状態とする。

次に、マニホールド型電磁弁装置１では、装置本体８の第１流入口２から主液を供給するとともに、所定のタイミングで第１の電磁弁９をＯＮに切り替えて、主液に添加液を混合した状態で第１流出口３からから主液と添加液の混合液を供給する。

本発明者は、本実施の形態に係るマニホールド型電磁弁装置１の装置本体８の強度を次のようにして評価した。

まず、装置本体８の第１流入口２、第１流出口３及び第２流入口５に作用する操作力は、チューブを引き抜き又は押し込む際の操作力として約５ｋｇｆ（≒５０Ｎ）未満、チューブのねじ込むトルクとして約２Ｎｍ未満、電磁弁９、１０の重量として約０．２ｋｇｆ（≒２Ｎ）程度と評価した。

これに対して、装置本体８を形成する合成樹脂の一例であるポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）は、引張強さが１５５ＭＰａ、圧縮強さが１５０ＭＰａ、曲げ強さが２２０ＭＰａであり、いずれの操作力を大幅に上回るため強度的に問題がない。

本発明者は、装置本体８の第１流入口２及び第１流出口３に作用する操作力を更に詳細に検討するため、次のような数値解析を行った。

装置本体８の第１流入口２及び第１流出口３に対して、５０Ｎ及び１００Ｎの荷重を角度を変えて作用させた場合に、最大どの程度の応力が働くか評価した。

図１４及び図１５は上記数値解析の結果を示す図表及びグラフである。

これらの図１４及び図１５から明らかなように、仰角約９度のときに最大で１２１．３ＭＰａの応力が作用することが判った。この最大応力１２１．３ＭＰａは、装置本体８を形成する合成樹脂の一例であるポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）が有する引張強さ１５５ＭＰａ、圧縮強さ１５０ＭＰａ及び曲げ強さ２２０ＭＰａのいずれをも下回りため、強度上問題がないことが判った。

[実施の形態２]
図１６は本発明の実施の形態２に係る流体混合装置の一例としての流体混合マニホールド型電磁弁装置を示す断面図である。

本実施の形態２に係る流体混合マニホールド型電磁弁装置は、電磁弁を１つのみ備えている。すなわち、本実施の形態２に係るマニホールド型電磁弁装置１は、図１６に示すように、第１の電磁弁９が設けられておらず、第２の電磁弁１０のみが装置本体８に設けられている。また、第２の流体が流入する第２流入口５及び第２の流体を第１の流路７を流れる第１の流体に混合させる混合用流出口６を有する第２の流路７が、装置本体８に上下方向に沿って設けられている。なお、第１の流路４は、装置本体８の長手方向に沿って貫通するように設けられており、第１の流路４の両端部に閉塞栓５７が配置されている。

そのため、本実施の形態２に係るマニホールド型電磁弁装置１では、装置をより一層小型化かつ軽量化することが可能となる。

なお、前記実施の形態では、流体として主に主液と添加液とからなる液体に適用した場合について説明したが、本発明は、空気等の気体に対しても広く適用可能である。

１…マニホールド型電磁弁装置
２…第１流入口
３…第１流出口
４…第１の流路
５…第２流入口
６…混合用流出口
７…第２の流路
８…装置本体
９…第１の電磁弁
１０…第２の電磁弁
１１…ベース板部
１２…第１の補強用リブ
１３…第１の補強用リブ

Claims

第１の流体が流入する第１流入口及び前記第１の流体が流出する第１流出口を有する第１の流路と、第２の流体が流入する第２流入口及び前記第２の流体を前記第１の流路を流れる前記第１の流体に混合させる混合用流出口を有する第２の流路を一体的に形成した合成樹脂製の装置本体と、
前記装置本体の装着部に装着されて前記第２の流路を開閉する開閉弁と
を備え、
前記装置本体は、当該装置本体から突出した状態で設けられる前記第１流入口及び第１流出口の基端部を補強する第１の補強リブと、前記装着部を補強する第２の補強リブを一体的に有することを特徴とする流体混合装置。
第１の流体が流入する第１流入口及び前記第１の流体が流出する第１流出口を有する第１の流路と、第２の流体が流入する第２流入口及び前記第２の流体を前記第１の流路を流れる前記第１の流体に混合させる混合用流出口を有する第２の流路を一体的に形成した合成樹脂製の装置本体と、
前記装置本体の装着部に装着されて前記第２の流路を開閉する開閉弁と
を備え、
前記装置本体は、前記第１流入口及び第１流出口の基端部に周方向に沿って作用する外力に対抗する第１の補強リブと、前記装着部に作用する前記開閉弁の自重に抗する第２の補強リブとを一体的に有することを特徴とする流体混合装置。
第１の流体が流入する第１流入口及び前記第１の流体が流出する第１流出口を有する第１の流路と、第２の流体が流入する第２流入口及び前記第２の流体を前記第１の流路を流れる前記第１の流体に混合させる混合用流出口を有する第２の流路を一体的に形成した合成樹脂製の装置本体と、
前記装置本体の装着部に装着されて前記第２の流路を開閉する開閉弁と
を備え、
前記装置本体は、前記第１流入口及び第１流出口の基端部を補強する第１の補強リブと、前記装着部を補強する第２の補強リブと、前記第１の流路を補強する第３の補強リブと、前記第２の流路の少なくとも一部を補強する第４の補強リブとを一体的に有することを特徴とする流体混合装置。
前記装着部には、前記開閉弁の弁座が一体的に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の流体混合装置。
前記開閉弁は、前記第２の流体の流量制御を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の流体混合装置。
前記第２の補強リブは、前記開閉弁の弁座と同心円状に形成された円筒部と、前記円筒部を取り囲むように平面略矩形状に形成された矩形部と、前記円筒部と前記矩形部を放射状に連結する連結部とを有することを特徴とする請求項４又は５に記載の流体混合装置。
前記装置本体は、平板状に形成されたベース板部を有し、
前記ベース板部の一方の面に前記第１流入口、前記第１流出口及び前記装着部が一体的に形成され、
前記ベース板部の他方の面に前記第１の流路及び第２の流路が一体的に形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の流体混合装置。
前記第１の流路を形成する前記第１流路形成部と前記第２の流路を形成する前記第２流路形成部とを備え、
前記第１の流路形成部と前記第２の流路形成部は、前記流体混合装置本体の長手方向に沿って一部が重なるように配置され、前記第１の流路形成部及び前記第２の流路形成部は、前記装置本体の長手方向に沿った互いに対向する端部がそれぞれ開口されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の流体混合装置。
前記第１の補強リブは、前記第１流入口及び第１流出口の基端部に前記装置本体の長手方向及び当該長手方向と交差する方向に延在するよう設けられていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の流体混合装置。
前記流体混合装置本体は、前記第２の流路に流入する前記第２の流体を開閉する第１の開閉弁と、
前記第１の流体に混合される前記第２の流体を開閉する第２の開閉弁と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の流体混合装置。
前記装置本体は、当該装置本体を長手方向と交差する方向に沿って互いに連結自在な連結部を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の流体混合装置。