スライド式バルブ
【課題】量産に適しかつ圧力損失を極小化することができるスライド式バルブを提供すること。
【解決手段】２方弁は、固定流路構成部材１と組付部材５と可動流路構成部材７とスライドシール部材２１とコイルばね１８とアクチュエータとを備える。可動流路構成部材７は、収容孔６の形状に略合致する外形形状を有し、収容孔６内に第１端面３と垂直な方向へ摺動可能に収容される。スライドシール部材２１は、第１端面３及び第２端面９に対し摺動可能である。コイルばね１８は、可動流路構成部材７の第２端面９がスライドシール部材２１の第２シール摺動面２３に圧接されるよう可動流路構成部材７を押圧する。
【解決手段】２方弁は、固定流路構成部材１と組付部材５と可動流路構成部材７とスライドシール部材２１とコイルばね１８とアクチュエータとを備える。可動流路構成部材７は、収容孔６の形状に略合致する外形形状を有し、収容孔６内に第１端面３と垂直な方向へ摺動可能に収容される。スライドシール部材２１は、第１端面３及び第２端面９に対し摺動可能である。コイルばね１８は、可動流路構成部材７の第２端面９がスライドシール部材２１の第２シール摺動面２３に圧接されるよう可動流路構成部材７を押圧する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路を開放及び遮断し、あるいは、流路を切替えるスライド式バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
化学検査装置、環境分析装置、生命工学研究機器などの各種分析装置において、精度の向上、検査速度の向上、検体、試薬の極小化、装置の小型化などが最重要課題とされており、各種分析装置に使用される流体制御のためのソレノイドバルブに対して性能の向上が求められている。とりわけ、バルブの弁体の開閉による内部容積の変化量（ポンピングボリューム）が、検体、試薬の極小化に伴う微量な流体の制御に影響を与えており、ポンピングボリュームを極小又はゼロにすることが各種分析装置の精度向上に必要不可欠とされる。
【０００３】
そこで、本出願人は、ポンピングボリュームがゼロになり、また、装置の小型化、低コスト化、制御の容易化を図ることを目的とするスライド式ソレノイドバルブを提案した（特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００４】
特許文献１に記載のスライド式ソレノイドバルブは、流路が形成された流路構成部材と、流路構成部材の流路途中に流路構成部材に対して摺動可能に配されるスライドシール板であって、流路と連通可能な流路開放孔部と流路を遮断可能な流路遮断壁部とを有するスライドシール板と、スライドシール板を前進位置から原点位置まで復帰させる原点復帰手段と、スライドシール板を原点位置から前進位置まで前進させるソレノイドとを備え、スライドシール板は、原点位置及び前進位置に応じて流路開放孔部及び流路遮断壁部により、流路を開放及び遮断し、あるいは、流路を切替えるよう構成される。
【０００５】
一方、特許文献２に記載のスライド式ソレノイドバルブは、第１流路と第１流路のポートが形成された端面とを有する流路構成部材と、流路構成部材の端面上を摺動可能とされ、第１流路のポートに対して連通及び遮断可能とされる第２流路を有するスライドシール部材と、スライドシール部材の摺動方向と直交する方向からスライドシール部材に対して弾性押圧力を常時加え、スライドシール部材を端面に押付ける弾性付勢手段と、スライドシール部材の摺動方向に沿った方向からスライドシール部材に対して原点復帰力を加え、スライドシール部材を原点位置に復帰させる原点復帰手段と、原点復帰手段の原点復帰力とは反対の方向に向けてスライドシール部材に対して駆動力を加え、スライドシール部材を原点位置から移動させるソレノイドと、を備えて構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−５１１４８公報
【特許文献２】特開２００９−２３８３公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載のスライド式ソレノイドバルブにおいて、流路構成部材は、第１流路構成部材と第２流路構成部材との間に２枚の中板を横方向に並べて配し、ボルトとナットを用いて第１流路構成部材と第２流路構成部材と中板を一体に組み付けることによって構成されており、２枚の中板の間に形成された上下方向に貫通した空間に、円板状のスライドシール板と四角板状の保持板が配されている、換言すると、円板状のスライドシール板を第１流路構成部材と第２流路構成部材とによって挟む構成を採用しているため、ボルトとナットの締付力の大きさによって第１流路構成部材と第２流路構成部材との間の隙間寸法が変化し、スライドシール板のシール圧力を一定に保つことが難しく、量産に不向きであるという問題があった。
【０００８】
一方、特許文献２に記載のスライド式ソレノイドバルブは、スライドシール部材に対し弾性付勢手段のバネのバネ力を作用しているため、スライドシール部材のシール圧力は一定に保たれ、量産に適するという利点を有するが、スライドシール部材の第２流路が折り返し流路で構成されているため、圧力損失が発生するという問題があった。
【０００９】
本発明は、ソレノイドバルブに限定されることなくエアー駆動式バルブにも適用可能であるが、上記のような従来技術の問題点を解決し、量産に適しかつ圧力損失の発生しないスライド式バルブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のスライド式バルブは、第１端面と少なくとも１つの流路からなる第１流路とを有し、前記第１端面に前記第１流路の一端が開口する固定流路構成部材と、前記第１端面に対向する部位に収容孔を有し、前記第１端面側から前記固定流路構成部材に組み付けられる組付部材と、前記収容孔の形状に略合致する外形形状を有し、該収容孔内に前記第１端面と垂直な方向へ摺動可能に収容される可動流路構成部材であって、前記第１端面に対して平行に対面する第２端面と少なくとも１つの流路からなる第２流路とを有する可動流路構成部材と、前記第１端面と前記第２端面との間に配され、前記第１端面及び前記第２端面に対し摺動可能なスライドシール部材であって、前記第１端面に摺接する第１シール摺動面と前記第２端面に摺接する第２シール摺動面と一端が前記第１シール摺動面に開口するとともに他端が前記第２シール摺動面に開口する少なくとも１つの流路からなる第３流路とを有するスライドシール部材と、前記可動流路構成部材の前記第２端面が前記スライドシール部材の前記第２シール摺動面に圧接されるよう前記可動流路構成部材を押圧するバネ部材と、前記スライドシール部材を原点位置と所定位置との間で直線移動させるアクチュエータと、を備え、前記スライドシール部材の位置により、前記第１流路と前記第３流路と前記第２流路との間の連通パターンを設定することを特徴とする。
【００１１】
本発明のスライド式バルブによると、バネ部材により可動流路構成部材を押圧するようにしたため、スライドシール部材が可動流路構成部材から受ける荷重はバネ部材により決定される一定のバネ荷重となり、量産に適するようになる。また、可動流路構成部材は、組付部材の収容孔の形状に略合致する形状を有し、収容孔内に固定流路構成部材の第１端面と垂直な方向へ摺動可能に収容されるため、スライドシール部材の第１シール摺動面及び第２シール摺動面における荷重分布の均一化を図ることができる。また、第３流路は第１シール摺動面から第２シール摺動面に達するよう一つの方向へ向かって形成されているため、圧力損失を極小化することができる。
【００１２】
ここで、前記固定流路構成部材は、前記可動流路構成部材に向かって突出する第１突出部を有し、該第１突出部に前記第１端面が形成されるとともに、前記可動流路構成部材は、前記第１突出部に向かって突出する第２突出部を有し、該第２突出部に前記第２端面が形成されており、前記第１端面及び前記第２端面は、それぞれ前記第１シール摺動面及び前記第２シール摺動面よりも面積が小さく、かつ、前記スライドシール部材が直線移動する間、それぞれ前記第１シール摺動面及び前記第２シール摺動面と摺接状態を保つよう構成すると、第１シール摺動面及び第２シール摺動面における荷重分布のより一層の均一化を図ることができるようになり、弾性付勢力の比較的小さなバネ部材を使用可能になるとともに寿命が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明によるスライド式バルブの第１実施形態に係る２方弁（ON−OFF弁）の断面図であり、スライドシール部材が原点位置にあるときの断面図である。
【図２】同スライド式バルブの断面図であり、スライドシール部材が原点位置から所定位置まで移動したときの断面図である。
【図３】図１の要部拡大図である。
【図４】図２の要部拡大図である。
【図５】本発明によるスライド式バルブの第２実施形態に係るインジェクタの平面図（A）、正面図（B）及び右側面図（C）である。
【図６】図５図示A-A断面図である。
【図７】図５図示B-B断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【００１５】
＜第１実施形態（図１〜図４）＞
図１〜図４において、本実施形態に係るスライド式バルブとしてのスライド式ソレノイドバルブは、各種分析装置に使用される小型ソレノイドバルブであり、常閉タイプの２方弁（ON−OFF弁）である。
【００１６】
２方弁は固定流路構成部材１を備える。固定流路構成部材１は第１流路２を有する。第１流路２は１つの流路のみからなり、第１流路２の一端は固定流路構成部材１の第１端面３に開口している。第１端面３は、後述する可動流路構成部材７に向かって突出する第１突出部４に形成されている。
【００１７】
固定流路構成部材１の第１端面３側に組付部材５が対向配置され、図示しない固定金具によって組付部材５が固定流路構成部材１に連結固定される。
【００１８】
固定流路構成部材１及び可動流路構成部材７は、PEEK、PPS、又はセラミックスなど比較的硬くて耐食性の良い材料であることが好ましい。
【００１９】
組付部材５は、第１端面３に対向する部位に略円筒状の貫通した収容孔６を有する。
【００２０】
可動流路構成部材７は組付部材５の収容孔６の形状に略合致する外形形状を有し、収容孔６内に、第１端面３と垂直な方向に摺動可能に収容される。可動流路構成部材７は大径摺動部８aを有する。大径摺動部８aは、収容孔６の大径部６aの内径と略等しい外径を有し、収容孔６の大径部６aに対し摺動可能である。大径摺動部８aは、第１端面３に対向する部位に第２端面９を有する。第２端面９は、第１突出部４に向かって突出する第２突出部１０に形成されている。
【００２１】
また、可動流路構成部材７は、収容孔６の内径よりも小さな外径を有する小径部１１を備える。大径摺動部８aと小径部１１は、環状段差面１２を介して連続している。
【００２２】
また、可動流路構成部材７は小径摺動部８bを有する。小径摺動部８bは、収容孔６の小径部６bの内径と略等しい外径を有し、収容孔６の小径部６bに対し摺動可能である。
【００２３】
また、可動流路構成部材７は第２流路１３を有する。第２流路１３は１つの流路のみからなり、第２流路１３の一端は第２端面９に開口している。
【００２４】
収容孔６と可動流路構成部材７とにより円筒状のバネ収容空間１４が形成される。換言すると、円筒状のバネ収容空間１４は、小径部１１の外周面１５と、小径部１１の外周面１５に対向する収容孔６の内周面１６と、環状段差面１２と、環状段差面１２に対向する収容孔６の環状ばね受け座１７とにより形成される。
【００２５】
バネ収容空間１４に円筒状のコイルばね１８が収容される。コイルばね１８は、第１端面３と垂直な方向へ可動流路構成部材７を変位させる押圧力を可動流路構成部材７に対し加える。
【００２６】
固定流路構成部材１と組付部材５との間に形成される空間１９に、四角板状の保持板２０と、保持板２０に保持された円板状のスライドシール部材２１が配される。
【００２７】
スライドシール部材２１は、第１端面３と第２端面９との間に、図面上下方向へ直線移動可能に配される。
【００２８】
スライドシール部材２１は、第１端面３及び第２端面９に対し摺動可能であり、第１端面３に摺接する第１シール摺動面２２と第２端面９に摺接する第２シール摺動面２３とを有する。第１端面３及び第２端面９は、それぞれ第１シール摺動面２２及び第２シール摺動面２３よりも面積が小さく、かつ、スライドシール部材２１が直線移動する間、それぞれ第１シール摺動面２２及び第２シール摺動面２３と摺接状態を保つよう構成される。
【００２９】
また、スライドシール部材２１は第３流路２４を有する。第３流路２４は１つの流路のみからなり、第３流路２４の一端は第１シール摺動面２２に開口し、他端は第２シール摺動面２３に開口する。
【００３０】
スライドシール部材２１は、耐薬品性に優れ、かつ、第１端面３及び第２端面９に対して摺動抵抗が小さい材料からなるものであることが好ましい。スライドシール部材２１は、四フッ化エチレン樹脂などフッ素樹脂、フッ素ゴム、EPDM（エチレンプロピレンゴム）、ポリイミド、セラミック又はガラスなどからなる。なお、フッ素ゴム、EPDMは、フッ素樹脂加工すると更に良好である。
【００３１】
保持板２０は、スライドシール部材２１を保持する円形状の保持孔２５を有しており、保持孔２５に、スライドシール部材２１が接着、圧入などによって固定されている。保持板２０の肉厚は、スライドシール部材２１の肉厚よりも小さく設定されており、保持板２０の両面と固定流路構成部材１及び組付部材５との間に隙間が形成されている。
【００３２】
保持板２０には、スライドシール部材２１の摺動方向（上下方向）に長い複数の位置決め孔２６が形成されている。各位置決め孔２６には、位置決めピン２７が挿通されている。各位置決めピン２７の両端部は、固定流路構成部材１と組付部材５にそれぞれ設けられた横穴に保持されている。位置決めピン２７及び位置決め孔２６は、位置決め孔２６の上端が位置決めピン２７に当接することによってスライドシール部材２１の下方への移動を禁止し（図１図示の状態に対応する。）、また、位置決め孔２６の下端が位置決めピン２７に当接することによってスライドシール部材２１の上方への移動を禁止する（図２図示の状態に対応する。）。位置決め孔２６及び位置決めピン２７は、位置決め機構を構成する。
【００３３】
固定流路構成部材１及び組付部材５の上面には、固定金具（図示せず。）によってアクチュエータとしてのソレノイド２８が固定されている。
【００３４】
ソレノイド２８は、ヨークを構成する中空円筒状のケース２９を備える。ケース２９の上側開口部には、固定鉄心３０が固定されている。ケース２９の内周面には、ボビン３１に巻線されたコイル３２が収容されている。ボビン３１の中空部には、固定鉄心３０の下面と対向して可動鉄心３３が上下方向へ移動可能に配されている。可動鉄心３３の上面と固定鉄心３０の下面との間には、可動鉄心３３に対し常時下方への力を加える弾性復帰部材としてのコイルバネなどバネ３４が配されている。
【００３５】
可動鉄心３３の下端部には、連結部材３５が結合されている。連結部材３５は、固定流路構成部材１と組付部材５の各上面に形成された有底円筒状凹部に収容されており、保持板２０を固定保持している。
【００３６】
次に、上記のように構成される２方弁の動作を説明する。
【００３７】
ソレノイド２８のコイル３２に対する通電を行わないときは、バネ３４がバネ力によって可動鉄心３３を下方へ押圧し、連結部材３５を介して保持板２０の位置決め孔２６の上端が位置決めピン２７を押圧しており、スライドシール部材２１は、原点位置（後退位置、下端位置）にある。このため、図１及び図３に示すように、スライドシール部材２１は、固定流路構成部材１の第１流路２と可動流路構成部材７の第２流路１３との間を遮断している。
【００３８】
ソレノイド２８のコイル３２に対し通電を開始すると、コイル３２に磁界が発生し、可動鉄心３３はバネ３４のバネ力よりも大きな磁気吸引力を固定鉄心３０から受け、可動鉄心３３は上方へ移動する。この可動鉄心３３の移動に伴い、連結部材３５及び保持板２０を介してスライドシール部材２１が固定流路構成部材１の第１端面３及び可動流路構成部材７の第２端面９に対して摺動しながら上方へ移動し、位置決めピン２７が保持板２０の位置決め孔２６に移動方向を規制されながら移動し、位置決め孔２６の下端に当接したとき、スライドシール部材２１は移動を停止し、スライドシール部材２１は前進位置（上端位置）に保たれる。このため、図２及び図４に示すように、スライドシール部材２１の第３流路２４は、固定流路構成部材１の第１流路２と可動流路構成部材７の第２流路１３との間を連通するようになる。
【００３９】
その後、ソレノイド２８のコイル３２に対する通電を停止すると、コイル３２に発生していた磁界が消失し、可動鉄心３３に作用していた磁気吸引力が消失する。このため、バネ３４のバネ力により可動鉄心３３は下方へ移動する。この可動鉄心３３の移動に伴い、連結部材３５及び保持板２０を介してスライドシール部材２１が固定流路構成部材１の第１端面３及び可動流路構成部材７の第２端面９に対して摺動しながら下方へ移動し、保持板２０の位置決め孔２６の上端が位置決めピン２７に当接したとき、スライドシール部材２１は移動を停止し、スライドシール部材２１は原点位置（後退位置、下端位置）に戻る。このため、再び、図１及び図３に示すように、スライドシール部材２１は、固定流路構成部材１の第１流路２と可動流路構成部材７の第２流路１３との間を遮断する。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態の２方弁は、第１端面３と１つの流路からなる第１流路２とを有し、第１端面３に第１流路２の一端が開口する固定流路構成部材１と、第１端面３に対向する部位に収容孔６を有し、第１端面３側から固定流路構成部材１に組み付けられる組付部材５と、収容孔６の形状に略合致する外形形状を有し、収容孔６内に第１端面３と垂直な方向へ摺動可能に収容される可動流路構成部材７であって、第１端面３に対して平行に対面する第２端面９と１つの流路からなる第２流路１３とを有する可動流路構成部材７と、第１端面３と第２端面９との間に配され、第１端面３及び第２端面９に対し摺動可能なスライドシール部材２１であって、第１端面３に摺接する第１シール摺動面２２と第２端面９に摺接する第２シール摺動面２３と一端が第１シール摺動面２２に開口するとともに他端が第２シール摺動面２３に開口する１つの流路からなる第３流路２４とを有するスライドシール部材２１と、可動流路構成部材７の第２端面９がスライドシール部材２１の第２シール摺動面２３に圧接されるよう可動流路構成部材７を押圧するコイルばね（バネ部材）１８と、弾性復帰部材３４を有し、非通電時に、弾性復帰部材３４の付勢力によりスライドシール部材２１を原点位置に保ち、通電時に、弾性復帰部材３４の付勢力に抗し、スライドシール部材２１を所定位置まで直線移動させるソレノイド２８と、を備え、ソレノイド２８への通電及び非通電に基づくスライドシール部材２１の位置により、第１流路２と第２流路１３との間を連通及び遮断する、換言すると、第１流路２と第３流路２４と第２流路１３との間の連通パターンを設定する。
【００４１】
本実施形態の２方弁によると、コイルばね（バネ部材）１８により可動流路構成部材７を押圧するようにしたため、スライドシール部材２１が可動流路構成部材７から受ける荷重はコイルばね（バネ部材）１８により決定される一定のバネ荷重となり、量産に適するようになる。また、可動流路構成部材７は、組付部材５の収容孔６の形状に略合致する形状を有し、収容孔６内に固定流路構成部材１の第１端面３と垂直な方向へ摺動可能に収容されるため、スライドシール部材２１の第１シール摺動面２２及び第２シール摺動面２３における荷重分布の均一化を図ることができる。また、第３流路２４は第１シール摺動面２２から第２シール摺動面２３に達するよう一つの方向へ向かって形成されているため、圧力損失を極小化することができる。
【００４２】
また、固定流路構成部材１は、可動流路構成部材７に向かって突出する第１突出部４を有し、第１突出部４に第１端面３が形成されるとともに、可動流路構成部材７は、第１突出部４に向かって突出する第２突出部１０を有し、第２突出部１０に第２端面９が形成されており、第１端面３及び第２端面９は、それぞれ第１シール摺動面２２及び第２シール摺動面２３よりも面積が小さく、かつ、スライドシール部材２１が直線移動する間、それぞれ第１シール摺動面２２及び第２シール摺動面２３と摺接状態を保つよう構成すると、第１シール摺動面２２及び第２シール摺動面２３における荷重分布のより一層の均一化を図ることができるようになり、弾性付勢力の比較的小さなコイルばね（バネ部材）１８を使用可能になるとともに寿命が向上する。
【００４３】
なお、上記実施形態ではバネ部材１８としてコイルばねを使用したが、コイルばねの代わりに、基部が組付部材５に固定された板ばねを使用し、コイルばねと同様、可動流路構成部材７をスライドシール部材２１に押圧するようにしてもよい。
【００４４】
また、上記実施形態に係るスライド式ソレノイドバルブは常閉タイプの２方弁（ON−OFF弁）であるが、本発明は、常開タイプの２方弁、３方弁にも容易に適用可能である。
【００４５】
＜第２実施形態（図５〜図７）＞
図５〜図７において、本実施形態に係るスライド式ソレノイドバルブは、各種分析装置に使用される小型ソレノイドバルブであり、インジェクタである。
【００４６】
インジェクタは固定流路構成部材１を備える。固定流路構成部材１は第１流路２を有する。第１流路２は、基本液が流れる第１ベース流路２Aとサンプル液が流れる第１サンプル流路２Bとからなる。第１ベース流路２A及び第１サンプル流路２Bの一端は、それぞれ固定流路構成部材１の第１端面３に開口している。第１端面３は、後述する可動流路構成部材７に向かって突出する第１突出部４に形成されている。第１ベース流路２A及び第１サンプル流路２Bの他端は、それぞれ第１ベースポート４１A及び第１サンプルポート４１Bに連通している。
【００４７】
固定流路構成部材１の第１端面３側に組付部材５が対向配置され、図示しない固定金具によって組付部材５が固定流路構成部材１に連結固定される。
【００４８】
固定流路構成部材１及び可動流路構成部材７は、PEEK、PPS、又はセラミックスなど比較的硬くて耐食性の良い材料であることが好ましい。
【００４９】
組付部材５及び固定流路構成部材１は、第１端面３に対向する部位に収容孔６を有する。
【００５０】
可動流路構成部材７は組付部材５の収容孔６の形状に略合致する外形形状を有し、収容孔６内に、第１端面３と垂直な方向に摺動可能に収容される。可動流路構成部材７は、第１端面３に対向する部位に第２端面９を有する。第２端面９は、第１突出部４に向かって突出する第２突出部１０に形成されている。
【００５１】
また、可動流路構成部材７は第２流路１３を有する。第２流路１３は、ベース液が流れる第２ベース流路１３Aとサンプル液が流れる第２サンプル流路１３Bとからなる。第２ベース流路１３A及び第２サンプル流路１３Bの一端は、それぞれ第２端面９に開口している。第２ベース流路１３A及び第２サンプル流路１３Bの他端は、それぞれ第２ベースポート４２A及び第２サンプルポート４２Bに連通している。
【００５２】
可動流路構成部材７の中心軸線上には、バネ収容空間１４が形成されており、このバネ収容空間にバネ部材としてコイルばね１８が収容されている。コイルばね１８は、第１端面３と垂直な方向へ可動流路構成部材７を変位させる押圧力を可動流路構成部材７に対し加える。
【００５３】
固定流路構成部材１と組付部材５との間に形成される空間１９に、四角板状の保持板２０と、保持板２０に保持された円板状のスライドシール部材２１が配される。
【００５４】
スライドシール部材２１は、第１端面３と第２端面９との間に、図６における上下方向へ直線移動可能に配される。
【００５５】
スライドシール部材２１は、第１端面３及び第２端面９に対し摺動可能であり、第１端面３に摺接する第１シール摺動面２２と第２端面９に摺接する第２シール摺動面２３とを有する。第１端面３及び第２端面９は、それぞれ第１シール摺動面２２及び第２シール摺動面２３よりも面積が小さく、かつ、スライドシール部材２１が直線移動する間、それぞれ第１シール摺動面２２及び第２シール摺動面２３と摺接状態を保つよう構成される。
【００５６】
また、スライドシール部材２１は、２つの流路２４A、２４Bからなる第３流路を有する。第３流路２４A、２４Bの一端は第１シール摺動面２２に開口し、他端は第２シール摺動面２３に開口する。
【００５７】
スライドシール部材２１は、耐薬品性に優れ、かつ、第１端面３及び第２端面９に対して摺動抵抗が小さい材料からなるものであることが好ましい。スライドシール部材２１は、四フッ化エチレン樹脂などフッ素樹脂、フッ素ゴム、EPDM（エチレンプロピレンゴム）、ポリイミド、セラミック又はガラスなどからなる。なお、フッ素ゴム、EPDMは、フッ素樹脂加工すると更に良好である。
【００５８】
保持板２０は、スライドシール部材２１を保持する円形状の保持孔２５を有しており、保持孔２５に、スライドシール部材２１が接着、圧入などによって固定されている。保持板２０の肉厚は、スライドシール部材２１の肉厚よりも小さく設定されており、保持板２０の両面と固定流路構成部材１及び組付部材５との間に隙間が形成されている。
【００５９】
保持板２０には、スライドシール部材２１の摺動方向に長い複数の位置決め孔２６が形成されている。各位置決め孔２６には、位置決めピン２７が挿通されている。各位置決めピン２７の両端部は、固定流路構成部材１と組付部材５にそれぞれ設けられた横穴に保持されている。位置決めピン２７及び位置決め孔２６は、位置決め孔２６の上端が位置決めピン２７に当接することによってスライドシール部材２１の下方への移動を禁止し（図６図示の状態に対応する。）、また、位置決め孔２６の下端が位置決めピン２７に当接することによってスライドシール部材２１の上方への移動を禁止する。位置決め孔２６及び位置決めピン２７は、位置決め機構を構成する。
【００６０】
固定流路構成部材１及び組付部材５の上面には、固定金具（図示せず。）によってアクチュエータとしてのソレノイド２８が固定されている。
【００６１】
ソレノイド２８は、ヨークを構成する中空円筒状のケース２９を備える。ケース２９の上側開口部には、固定鉄心３０が固定されている。ケース２９の内周面には、ボビン３１に巻線されたコイル３２が収容されている。ボビン３１の中空部には、固定鉄心３０の下面と対向して可動鉄心３３が上下方向へ移動可能に配されている。可動鉄心３３の上面と固定鉄心３０の下面との間には、可動鉄心３３に対し常時下方への力を加える弾性復帰部材としてのコイルバネなどバネ３４が配されている。
【００６２】
可動鉄心３３の下端部には、連結部材３５が結合されている。連結部材３５は、固定流路構成部材１と組付部材５の各上面に形成された有底円筒状凹部に収容されており、保持板２０を固定保持している。
【００６３】
次に、上記のように構成されるインジェクタの動作を説明する。
【００６４】
ソレノイド２８のコイル３２に対する通電を行わないときは、バネ３４がバネ力によって可動鉄心３３を下方へ押圧し、連結部材３５を介して保持板２０の位置決め孔２６の上端が位置決めピン２７を押圧しており、スライドシール部材２１は、原点位置（後退位置、下端位置）にある。このため、図６に示すように、スライドシール部材２１の第３流路２４Aは、固定流路構成部材１の第１ベース流路２A及び可動流路構成部材７の第２ベース流路１３Aと連通状態にある。また、他の第３流路２４Bは、固定流路構成部材１の第１サンプル流路２B及び可動流路構成部材７の第２サンプル流路１３Bと連通状態にあり、第３流路２４Bにサンプル液が充填されている。
【００６５】
ソレノイド２８のコイル３２に対し通電を開始すると、コイル３２に磁界が発生し、可動鉄心３３はバネ３４のバネ力よりも大きな磁気吸引力を固定鉄心３０から受け、可動鉄心３３は上方へ移動する。この可動鉄心３３の移動に伴い、連結部材３５及び保持板２０を介してスライドシール部材２１が固定流路構成部材１の第１端面３及び可動流路構成部材７の第２端面９に対して摺動しながら上方へ移動し、位置決めピン２７が保持板２０の位置決め孔２６に移動方向を規制されながら移動し、位置決め孔２６の下端に当接したとき、スライドシール部材２１は移動を停止し、スライドシール部材２１は前進位置（上端位置）に保たれる。このため、スライドシール部材２１の第３流路２４Bは、固定流路構成部材１の第１ベース流路２A及び可動流路構成部材７の第２ベース流路１３Aと連通状態になり、第３流路２４B内のサンプル液はベース液中に混入するようになる。
【００６６】
その後、ソレノイド２８のコイル３２に対する通電を停止すると、コイル３２に発生していた磁界が消失し、可動鉄心３３に作用していた磁気吸引力が消失する。このため、バネ３４のバネ力により可動鉄心３３は下方へ移動する。この可動鉄心３３の移動に伴い、連結部材３５及び保持板２０を介してスライドシール部材２１が固定流路構成部材１の第１端面３及び可動流路構成部材７の第２端面９に対して摺動しながら下方へ移動し、保持板２０の位置決め孔２６の上端が位置決めピン２７に当接したとき、スライドシール部材２１は移動を停止し、スライドシール部材２１は原点位置（後退位置、下端位置）に戻る。
【００６７】
以上説明したように、本実施形態のインジェクタは、第１端面３と第１ベース流路２A及び第１サンプル流路２Bからなる第１流路２とを有し、第１端面３に第１流路２の一端が開口する固定流路構成部材１と、第１端面３に対向する部位に収容孔６を有し、第１端面３側から固定流路構成部材１に組み付けられる組付部材５と、収容孔６の形状に略合致する外形形状を有し、収容孔６内に第１端面３と垂直な方向へ摺動可能に収容される可動流路構成部材７であって、第１端面３に対して平行に対面する第２端面９と第２ベース流路１３A及び第２サンプル流路１３Bからなる第２流路１３とを有する可動流路構成部材７と、第１端面３と第２端面９との間に配され、第１端面３及び第２端面９に対し摺動可能なスライドシール部材２１であって、第１端面３に摺接する第１シール摺動面２２と第２端面９に摺接する第２シール摺動面２３と一端が第１シール摺動面２２に開口するとともに他端が第２シール摺動面２３に開口する２つの流路２４A、２４Bからなる第３流路とを有するスライドシール部材２１と、可動流路構成部材７の第２端面９がスライドシール部材２１の第２シール摺動面２３に圧接されるよう可動流路構成部材７を押圧するコイルばね（バネ部材）１８と、弾性復帰部材３４を有し、非通電時に、弾性復帰部材３４の付勢力によりスライドシール部材２１を原点位置に保ち、通電時に、弾性復帰部材３４の付勢力に抗し、スライドシール部材２１を所定位置まで直線移動させるソレノイド２８と、を備え、ソレノイド２８への非通電時にあっては、第３流路２４Aを介して第１ベース流路２Aと第２ベース流路１３Aとの間を連通状態にするとともに第３流路２４Bを介して第１サンプル流路２Bと第２サンプル流路１３Bとの間を連通状態にし、また、通電時にあっては、第３流路２４Bを介して第１ベース流路２Aと第２ベース流路１３Aとの間を連通状態にするとともに第１サンプル流路２Bと第２サンプル流路１３Bとの間を遮断状態にする、換言すると、ソレノイド２８への通電及び非通電に基づくスライドシール部材２１の位置により、第１流路２と第３流路２４と第２流路１３との間の連通パターンを設定する。
【００６８】
本実施形態のインジェクタによると、コイルばね（バネ部材）１８により可動流路構成部材７を押圧するようにしたため、スライドシール部材２１が可動流路構成部材７から受ける荷重はコイルばね（バネ部材）１８により決定される一定のバネ荷重となり、量産に適するようになる。また、可動流路構成部材７は、組付部材５の収容孔６の形状に略合致する形状を有し、収容孔６内に固定流路構成部材１の第１端面３と垂直な方向へ摺動可能に収容されるため、スライドシール部材２１の第１シール摺動面２２及び第２シール摺動面２３における荷重分布の均一化を図ることができる。また、第３流路２４は第１シール摺動面２２から第２シール摺動面２３に達するよう一つの方向へ向かって形成されているため、圧力損失を極小化することができる。
【００６９】
また、固定流路構成部材１は、可動流路構成部材７に向かって突出する第１突出部４を有し、第１突出部４に第１端面３が形成されるとともに、可動流路構成部材７は、第１突出部４に向かって突出する第２突出部１０を有し、第２突出部１０に第２端面９が形成されており、第１端面３及び第２端面９は、それぞれ第１シール摺動面２２及び第２シール摺動面２３よりも面積が小さく、かつ、スライドシール部材２１が直線移動する間、それぞれ第１シール摺動面２２及び第２シール摺動面２３と摺接状態を保つよう構成すると、第１シール摺動面２２及び第２シール摺動面２３における荷重分布のより一層の均一化を図ることができるようになり、弾性付勢力の比較的小さなコイルばね（バネ部材）１８を使用可能になるとともに寿命が向上する。
【００７０】
なお、上記実施形態ではバネ部材１８としてコイルばねを使用したが、コイルばねの代わりに、基部が組付部材５に固定された板ばねを使用し、コイルばねと同様、可動流路構成部材７をスライドシール部材２１に押圧するようにしてもよい。
【００７１】
また、上記各実施形態はスライド式ソレノイドバルブであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、アクチュエータとしてソレノイドに代えてエアー駆動装置を用いたエアー駆動式のスライド式バルブにも容易に適用できることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００７２】
１ 固定流路構成部材
２ 第１流路
３ 第１端面
４ 第１突出部
５ 組付部材
６ 収容孔
７ 可動流路構成部材
９ 第２端面
１０ 第２突出部
１３ 第２流路
１８ コイルばね（バネ部材）
２１ スライドシール部材
２２ 第１シール摺動面
２３ 第２シール摺動面
２４、２４A、２４B 第３流路
２８ ソレノイド（アクチュエータ）
３４ 弾性復帰部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路を開放及び遮断し、あるいは、流路を切替えるスライド式バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
化学検査装置、環境分析装置、生命工学研究機器などの各種分析装置において、精度の向上、検査速度の向上、検体、試薬の極小化、装置の小型化などが最重要課題とされており、各種分析装置に使用される流体制御のためのソレノイドバルブに対して性能の向上が求められている。とりわけ、バルブの弁体の開閉による内部容積の変化量（ポンピングボリューム）が、検体、試薬の極小化に伴う微量な流体の制御に影響を与えており、ポンピングボリュームを極小又はゼロにすることが各種分析装置の精度向上に必要不可欠とされる。
【０００３】
そこで、本出願人は、ポンピングボリュームがゼロになり、また、装置の小型化、低コスト化、制御の容易化を図ることを目的とするスライド式ソレノイドバルブを提案した（特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００４】
特許文献１に記載のスライド式ソレノイドバルブは、流路が形成された流路構成部材と、流路構成部材の流路途中に流路構成部材に対して摺動可能に配されるスライドシール板であって、流路と連通可能な流路開放孔部と流路を遮断可能な流路遮断壁部とを有するスライドシール板と、スライドシール板を前進位置から原点位置まで復帰させる原点復帰手段と、スライドシール板を原点位置から前進位置まで前進させるソレノイドとを備え、スライドシール板は、原点位置及び前進位置に応じて流路開放孔部及び流路遮断壁部により、流路を開放及び遮断し、あるいは、流路を切替えるよう構成される。
【０００５】
一方、特許文献２に記載のスライド式ソレノイドバルブは、第１流路と第１流路のポートが形成された端面とを有する流路構成部材と、流路構成部材の端面上を摺動可能とされ、第１流路のポートに対して連通及び遮断可能とされる第２流路を有するスライドシール部材と、スライドシール部材の摺動方向と直交する方向からスライドシール部材に対して弾性押圧力を常時加え、スライドシール部材を端面に押付ける弾性付勢手段と、スライドシール部材の摺動方向に沿った方向からスライドシール部材に対して原点復帰力を加え、スライドシール部材を原点位置に復帰させる原点復帰手段と、原点復帰手段の原点復帰力とは反対の方向に向けてスライドシール部材に対して駆動力を加え、スライドシール部材を原点位置から移動させるソレノイドと、を備えて構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−５１１４８公報
【特許文献２】特開２００９−２３８３公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載のスライド式ソレノイドバルブにおいて、流路構成部材は、第１流路構成部材と第２流路構成部材との間に２枚の中板を横方向に並べて配し、ボルトとナットを用いて第１流路構成部材と第２流路構成部材と中板を一体に組み付けることによって構成されており、２枚の中板の間に形成された上下方向に貫通した空間に、円板状のスライドシール板と四角板状の保持板が配されている、換言すると、円板状のスライドシール板を第１流路構成部材と第２流路構成部材とによって挟む構成を採用しているため、ボルトとナットの締付力の大きさによって第１流路構成部材と第２流路構成部材との間の隙間寸法が変化し、スライドシール板のシール圧力を一定に保つことが難しく、量産に不向きであるという問題があった。
【０００８】
一方、特許文献２に記載のスライド式ソレノイドバルブは、スライドシール部材に対し弾性付勢手段のバネのバネ力を作用しているため、スライドシール部材のシール圧力は一定に保たれ、量産に適するという利点を有するが、スライドシール部材の第２流路が折り返し流路で構成されているため、圧力損失が発生するという問題があった。
【０００９】
本発明は、ソレノイドバルブに限定されることなくエアー駆動式バルブにも適用可能であるが、上記のような従来技術の問題点を解決し、量産に適しかつ圧力損失の発生しないスライド式バルブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のスライド式バルブは、第１端面と少なくとも１つの流路からなる第１流路とを有し、前記第１端面に前記第１流路の一端が開口する固定流路構成部材と、前記第１端面に対向する部位に収容孔を有し、前記第１端面側から前記固定流路構成部材に組み付けられる組付部材と、前記収容孔の形状に略合致する外形形状を有し、該収容孔内に前記第１端面と垂直な方向へ摺動可能に収容される可動流路構成部材であって、前記第１端面に対して平行に対面する第２端面と少なくとも１つの流路からなる第２流路とを有する可動流路構成部材と、前記第１端面と前記第２端面との間に配され、前記第１端面及び前記第２端面に対し摺動可能なスライドシール部材であって、前記第１端面に摺接する第１シール摺動面と前記第２端面に摺接する第２シール摺動面と一端が前記第１シール摺動面に開口するとともに他端が前記第２シール摺動面に開口する少なくとも１つの流路からなる第３流路とを有するスライドシール部材と、前記可動流路構成部材の前記第２端面が前記スライドシール部材の前記第２シール摺動面に圧接されるよう前記可動流路構成部材を押圧するバネ部材と、前記スライドシール部材を原点位置と所定位置との間で直線移動させるアクチュエータと、を備え、前記スライドシール部材の位置により、前記第１流路と前記第３流路と前記第２流路との間の連通パターンを設定することを特徴とする。
【００１１】
本発明のスライド式バルブによると、バネ部材により可動流路構成部材を押圧するようにしたため、スライドシール部材が可動流路構成部材から受ける荷重はバネ部材により決定される一定のバネ荷重となり、量産に適するようになる。また、可動流路構成部材は、組付部材の収容孔の形状に略合致する形状を有し、収容孔内に固定流路構成部材の第１端面と垂直な方向へ摺動可能に収容されるため、スライドシール部材の第１シール摺動面及び第２シール摺動面における荷重分布の均一化を図ることができる。また、第３流路は第１シール摺動面から第２シール摺動面に達するよう一つの方向へ向かって形成されているため、圧力損失を極小化することができる。
【００１２】
ここで、前記固定流路構成部材は、前記可動流路構成部材に向かって突出する第１突出部を有し、該第１突出部に前記第１端面が形成されるとともに、前記可動流路構成部材は、前記第１突出部に向かって突出する第２突出部を有し、該第２突出部に前記第２端面が形成されており、前記第１端面及び前記第２端面は、それぞれ前記第１シール摺動面及び前記第２シール摺動面よりも面積が小さく、かつ、前記スライドシール部材が直線移動する間、それぞれ前記第１シール摺動面及び前記第２シール摺動面と摺接状態を保つよう構成すると、第１シール摺動面及び第２シール摺動面における荷重分布のより一層の均一化を図ることができるようになり、弾性付勢力の比較的小さなバネ部材を使用可能になるとともに寿命が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明によるスライド式バルブの第１実施形態に係る２方弁（ON−OFF弁）の断面図であり、スライドシール部材が原点位置にあるときの断面図である。
【図２】同スライド式バルブの断面図であり、スライドシール部材が原点位置から所定位置まで移動したときの断面図である。
【図３】図１の要部拡大図である。
【図４】図２の要部拡大図である。
【図５】本発明によるスライド式バルブの第２実施形態に係るインジェクタの平面図（A）、正面図（B）及び右側面図（C）である。
【図６】図５図示A-A断面図である。
【図７】図５図示B-B断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【００１５】
＜第１実施形態（図１〜図４）＞
図１〜図４において、本実施形態に係るスライド式バルブとしてのスライド式ソレノイドバルブは、各種分析装置に使用される小型ソレノイドバルブであり、常閉タイプの２方弁（ON−OFF弁）である。
【００１６】
２方弁は固定流路構成部材１を備える。固定流路構成部材１は第１流路２を有する。第１流路２は１つの流路のみからなり、第１流路２の一端は固定流路構成部材１の第１端面３に開口している。第１端面３は、後述する可動流路構成部材７に向かって突出する第１突出部４に形成されている。
【００１７】
固定流路構成部材１の第１端面３側に組付部材５が対向配置され、図示しない固定金具によって組付部材５が固定流路構成部材１に連結固定される。
【００１８】
固定流路構成部材１及び可動流路構成部材７は、PEEK、PPS、又はセラミックスなど比較的硬くて耐食性の良い材料であることが好ましい。
【００１９】
組付部材５は、第１端面３に対向する部位に略円筒状の貫通した収容孔６を有する。
【００２０】
可動流路構成部材７は組付部材５の収容孔６の形状に略合致する外形形状を有し、収容孔６内に、第１端面３と垂直な方向に摺動可能に収容される。可動流路構成部材７は大径摺動部８aを有する。大径摺動部８aは、収容孔６の大径部６aの内径と略等しい外径を有し、収容孔６の大径部６aに対し摺動可能である。大径摺動部８aは、第１端面３に対向する部位に第２端面９を有する。第２端面９は、第１突出部４に向かって突出する第２突出部１０に形成されている。
【００２１】
また、可動流路構成部材７は、収容孔６の内径よりも小さな外径を有する小径部１１を備える。大径摺動部８aと小径部１１は、環状段差面１２を介して連続している。
【００２２】
また、可動流路構成部材７は小径摺動部８bを有する。小径摺動部８bは、収容孔６の小径部６bの内径と略等しい外径を有し、収容孔６の小径部６bに対し摺動可能である。
【００２３】
また、可動流路構成部材７は第２流路１３を有する。第２流路１３は１つの流路のみからなり、第２流路１３の一端は第２端面９に開口している。
【００２４】
収容孔６と可動流路構成部材７とにより円筒状のバネ収容空間１４が形成される。換言すると、円筒状のバネ収容空間１４は、小径部１１の外周面１５と、小径部１１の外周面１５に対向する収容孔６の内周面１６と、環状段差面１２と、環状段差面１２に対向する収容孔６の環状ばね受け座１７とにより形成される。
【００２５】
バネ収容空間１４に円筒状のコイルばね１８が収容される。コイルばね１８は、第１端面３と垂直な方向へ可動流路構成部材７を変位させる押圧力を可動流路構成部材７に対し加える。
【００２６】
固定流路構成部材１と組付部材５との間に形成される空間１９に、四角板状の保持板２０と、保持板２０に保持された円板状のスライドシール部材２１が配される。
【００２７】
スライドシール部材２１は、第１端面３と第２端面９との間に、図面上下方向へ直線移動可能に配される。
【００２８】
スライドシール部材２１は、第１端面３及び第２端面９に対し摺動可能であり、第１端面３に摺接する第１シール摺動面２２と第２端面９に摺接する第２シール摺動面２３とを有する。第１端面３及び第２端面９は、それぞれ第１シール摺動面２２及び第２シール摺動面２３よりも面積が小さく、かつ、スライドシール部材２１が直線移動する間、それぞれ第１シール摺動面２２及び第２シール摺動面２３と摺接状態を保つよう構成される。
【００２９】
また、スライドシール部材２１は第３流路２４を有する。第３流路２４は１つの流路のみからなり、第３流路２４の一端は第１シール摺動面２２に開口し、他端は第２シール摺動面２３に開口する。
【００３０】
スライドシール部材２１は、耐薬品性に優れ、かつ、第１端面３及び第２端面９に対して摺動抵抗が小さい材料からなるものであることが好ましい。スライドシール部材２１は、四フッ化エチレン樹脂などフッ素樹脂、フッ素ゴム、EPDM（エチレンプロピレンゴム）、ポリイミド、セラミック又はガラスなどからなる。なお、フッ素ゴム、EPDMは、フッ素樹脂加工すると更に良好である。
【００３１】
保持板２０は、スライドシール部材２１を保持する円形状の保持孔２５を有しており、保持孔２５に、スライドシール部材２１が接着、圧入などによって固定されている。保持板２０の肉厚は、スライドシール部材２１の肉厚よりも小さく設定されており、保持板２０の両面と固定流路構成部材１及び組付部材５との間に隙間が形成されている。
【００３２】
保持板２０には、スライドシール部材２１の摺動方向（上下方向）に長い複数の位置決め孔２６が形成されている。各位置決め孔２６には、位置決めピン２７が挿通されている。各位置決めピン２７の両端部は、固定流路構成部材１と組付部材５にそれぞれ設けられた横穴に保持されている。位置決めピン２７及び位置決め孔２６は、位置決め孔２６の上端が位置決めピン２７に当接することによってスライドシール部材２１の下方への移動を禁止し（図１図示の状態に対応する。）、また、位置決め孔２６の下端が位置決めピン２７に当接することによってスライドシール部材２１の上方への移動を禁止する（図２図示の状態に対応する。）。位置決め孔２６及び位置決めピン２７は、位置決め機構を構成する。
【００３３】
固定流路構成部材１及び組付部材５の上面には、固定金具（図示せず。）によってアクチュエータとしてのソレノイド２８が固定されている。
【００３４】
ソレノイド２８は、ヨークを構成する中空円筒状のケース２９を備える。ケース２９の上側開口部には、固定鉄心３０が固定されている。ケース２９の内周面には、ボビン３１に巻線されたコイル３２が収容されている。ボビン３１の中空部には、固定鉄心３０の下面と対向して可動鉄心３３が上下方向へ移動可能に配されている。可動鉄心３３の上面と固定鉄心３０の下面との間には、可動鉄心３３に対し常時下方への力を加える弾性復帰部材としてのコイルバネなどバネ３４が配されている。
【００３５】
可動鉄心３３の下端部には、連結部材３５が結合されている。連結部材３５は、固定流路構成部材１と組付部材５の各上面に形成された有底円筒状凹部に収容されており、保持板２０を固定保持している。
【００３６】
次に、上記のように構成される２方弁の動作を説明する。
【００３７】
ソレノイド２８のコイル３２に対する通電を行わないときは、バネ３４がバネ力によって可動鉄心３３を下方へ押圧し、連結部材３５を介して保持板２０の位置決め孔２６の上端が位置決めピン２７を押圧しており、スライドシール部材２１は、原点位置（後退位置、下端位置）にある。このため、図１及び図３に示すように、スライドシール部材２１は、固定流路構成部材１の第１流路２と可動流路構成部材７の第２流路１３との間を遮断している。
【００３８】
ソレノイド２８のコイル３２に対し通電を開始すると、コイル３２に磁界が発生し、可動鉄心３３はバネ３４のバネ力よりも大きな磁気吸引力を固定鉄心３０から受け、可動鉄心３３は上方へ移動する。この可動鉄心３３の移動に伴い、連結部材３５及び保持板２０を介してスライドシール部材２１が固定流路構成部材１の第１端面３及び可動流路構成部材７の第２端面９に対して摺動しながら上方へ移動し、位置決めピン２７が保持板２０の位置決め孔２６に移動方向を規制されながら移動し、位置決め孔２６の下端に当接したとき、スライドシール部材２１は移動を停止し、スライドシール部材２１は前進位置（上端位置）に保たれる。このため、図２及び図４に示すように、スライドシール部材２１の第３流路２４は、固定流路構成部材１の第１流路２と可動流路構成部材７の第２流路１３との間を連通するようになる。
【００３９】
その後、ソレノイド２８のコイル３２に対する通電を停止すると、コイル３２に発生していた磁界が消失し、可動鉄心３３に作用していた磁気吸引力が消失する。このため、バネ３４のバネ力により可動鉄心３３は下方へ移動する。この可動鉄心３３の移動に伴い、連結部材３５及び保持板２０を介してスライドシール部材２１が固定流路構成部材１の第１端面３及び可動流路構成部材７の第２端面９に対して摺動しながら下方へ移動し、保持板２０の位置決め孔２６の上端が位置決めピン２７に当接したとき、スライドシール部材２１は移動を停止し、スライドシール部材２１は原点位置（後退位置、下端位置）に戻る。このため、再び、図１及び図３に示すように、スライドシール部材２１は、固定流路構成部材１の第１流路２と可動流路構成部材７の第２流路１３との間を遮断する。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態の２方弁は、第１端面３と１つの流路からなる第１流路２とを有し、第１端面３に第１流路２の一端が開口する固定流路構成部材１と、第１端面３に対向する部位に収容孔６を有し、第１端面３側から固定流路構成部材１に組み付けられる組付部材５と、収容孔６の形状に略合致する外形形状を有し、収容孔６内に第１端面３と垂直な方向へ摺動可能に収容される可動流路構成部材７であって、第１端面３に対して平行に対面する第２端面９と１つの流路からなる第２流路１３とを有する可動流路構成部材７と、第１端面３と第２端面９との間に配され、第１端面３及び第２端面９に対し摺動可能なスライドシール部材２１であって、第１端面３に摺接する第１シール摺動面２２と第２端面９に摺接する第２シール摺動面２３と一端が第１シール摺動面２２に開口するとともに他端が第２シール摺動面２３に開口する１つの流路からなる第３流路２４とを有するスライドシール部材２１と、可動流路構成部材７の第２端面９がスライドシール部材２１の第２シール摺動面２３に圧接されるよう可動流路構成部材７を押圧するコイルばね（バネ部材）１８と、弾性復帰部材３４を有し、非通電時に、弾性復帰部材３４の付勢力によりスライドシール部材２１を原点位置に保ち、通電時に、弾性復帰部材３４の付勢力に抗し、スライドシール部材２１を所定位置まで直線移動させるソレノイド２８と、を備え、ソレノイド２８への通電及び非通電に基づくスライドシール部材２１の位置により、第１流路２と第２流路１３との間を連通及び遮断する、換言すると、第１流路２と第３流路２４と第２流路１３との間の連通パターンを設定する。
【００４１】
本実施形態の２方弁によると、コイルばね（バネ部材）１８により可動流路構成部材７を押圧するようにしたため、スライドシール部材２１が可動流路構成部材７から受ける荷重はコイルばね（バネ部材）１８により決定される一定のバネ荷重となり、量産に適するようになる。また、可動流路構成部材７は、組付部材５の収容孔６の形状に略合致する形状を有し、収容孔６内に固定流路構成部材１の第１端面３と垂直な方向へ摺動可能に収容されるため、スライドシール部材２１の第１シール摺動面２２及び第２シール摺動面２３における荷重分布の均一化を図ることができる。また、第３流路２４は第１シール摺動面２２から第２シール摺動面２３に達するよう一つの方向へ向かって形成されているため、圧力損失を極小化することができる。
【００４２】
また、固定流路構成部材１は、可動流路構成部材７に向かって突出する第１突出部４を有し、第１突出部４に第１端面３が形成されるとともに、可動流路構成部材７は、第１突出部４に向かって突出する第２突出部１０を有し、第２突出部１０に第２端面９が形成されており、第１端面３及び第２端面９は、それぞれ第１シール摺動面２２及び第２シール摺動面２３よりも面積が小さく、かつ、スライドシール部材２１が直線移動する間、それぞれ第１シール摺動面２２及び第２シール摺動面２３と摺接状態を保つよう構成すると、第１シール摺動面２２及び第２シール摺動面２３における荷重分布のより一層の均一化を図ることができるようになり、弾性付勢力の比較的小さなコイルばね（バネ部材）１８を使用可能になるとともに寿命が向上する。
【００４３】
なお、上記実施形態ではバネ部材１８としてコイルばねを使用したが、コイルばねの代わりに、基部が組付部材５に固定された板ばねを使用し、コイルばねと同様、可動流路構成部材７をスライドシール部材２１に押圧するようにしてもよい。
【００４４】
また、上記実施形態に係るスライド式ソレノイドバルブは常閉タイプの２方弁（ON−OFF弁）であるが、本発明は、常開タイプの２方弁、３方弁にも容易に適用可能である。
【００４５】
＜第２実施形態（図５〜図７）＞
図５〜図７において、本実施形態に係るスライド式ソレノイドバルブは、各種分析装置に使用される小型ソレノイドバルブであり、インジェクタである。
【００４６】
インジェクタは固定流路構成部材１を備える。固定流路構成部材１は第１流路２を有する。第１流路２は、基本液が流れる第１ベース流路２Aとサンプル液が流れる第１サンプル流路２Bとからなる。第１ベース流路２A及び第１サンプル流路２Bの一端は、それぞれ固定流路構成部材１の第１端面３に開口している。第１端面３は、後述する可動流路構成部材７に向かって突出する第１突出部４に形成されている。第１ベース流路２A及び第１サンプル流路２Bの他端は、それぞれ第１ベースポート４１A及び第１サンプルポート４１Bに連通している。
【００４７】
固定流路構成部材１の第１端面３側に組付部材５が対向配置され、図示しない固定金具によって組付部材５が固定流路構成部材１に連結固定される。
【００４８】
固定流路構成部材１及び可動流路構成部材７は、PEEK、PPS、又はセラミックスなど比較的硬くて耐食性の良い材料であることが好ましい。
【００４９】
組付部材５及び固定流路構成部材１は、第１端面３に対向する部位に収容孔６を有する。
【００５０】
可動流路構成部材７は組付部材５の収容孔６の形状に略合致する外形形状を有し、収容孔６内に、第１端面３と垂直な方向に摺動可能に収容される。可動流路構成部材７は、第１端面３に対向する部位に第２端面９を有する。第２端面９は、第１突出部４に向かって突出する第２突出部１０に形成されている。
【００５１】
また、可動流路構成部材７は第２流路１３を有する。第２流路１３は、ベース液が流れる第２ベース流路１３Aとサンプル液が流れる第２サンプル流路１３Bとからなる。第２ベース流路１３A及び第２サンプル流路１３Bの一端は、それぞれ第２端面９に開口している。第２ベース流路１３A及び第２サンプル流路１３Bの他端は、それぞれ第２ベースポート４２A及び第２サンプルポート４２Bに連通している。
【００５２】
可動流路構成部材７の中心軸線上には、バネ収容空間１４が形成されており、このバネ収容空間にバネ部材としてコイルばね１８が収容されている。コイルばね１８は、第１端面３と垂直な方向へ可動流路構成部材７を変位させる押圧力を可動流路構成部材７に対し加える。
【００５３】
固定流路構成部材１と組付部材５との間に形成される空間１９に、四角板状の保持板２０と、保持板２０に保持された円板状のスライドシール部材２１が配される。
【００５４】
スライドシール部材２１は、第１端面３と第２端面９との間に、図６における上下方向へ直線移動可能に配される。
【００５５】
スライドシール部材２１は、第１端面３及び第２端面９に対し摺動可能であり、第１端面３に摺接する第１シール摺動面２２と第２端面９に摺接する第２シール摺動面２３とを有する。第１端面３及び第２端面９は、それぞれ第１シール摺動面２２及び第２シール摺動面２３よりも面積が小さく、かつ、スライドシール部材２１が直線移動する間、それぞれ第１シール摺動面２２及び第２シール摺動面２３と摺接状態を保つよう構成される。
【００５６】
また、スライドシール部材２１は、２つの流路２４A、２４Bからなる第３流路を有する。第３流路２４A、２４Bの一端は第１シール摺動面２２に開口し、他端は第２シール摺動面２３に開口する。
【００５７】
スライドシール部材２１は、耐薬品性に優れ、かつ、第１端面３及び第２端面９に対して摺動抵抗が小さい材料からなるものであることが好ましい。スライドシール部材２１は、四フッ化エチレン樹脂などフッ素樹脂、フッ素ゴム、EPDM（エチレンプロピレンゴム）、ポリイミド、セラミック又はガラスなどからなる。なお、フッ素ゴム、EPDMは、フッ素樹脂加工すると更に良好である。
【００５８】
保持板２０は、スライドシール部材２１を保持する円形状の保持孔２５を有しており、保持孔２５に、スライドシール部材２１が接着、圧入などによって固定されている。保持板２０の肉厚は、スライドシール部材２１の肉厚よりも小さく設定されており、保持板２０の両面と固定流路構成部材１及び組付部材５との間に隙間が形成されている。
【００５９】
保持板２０には、スライドシール部材２１の摺動方向に長い複数の位置決め孔２６が形成されている。各位置決め孔２６には、位置決めピン２７が挿通されている。各位置決めピン２７の両端部は、固定流路構成部材１と組付部材５にそれぞれ設けられた横穴に保持されている。位置決めピン２７及び位置決め孔２６は、位置決め孔２６の上端が位置決めピン２７に当接することによってスライドシール部材２１の下方への移動を禁止し（図６図示の状態に対応する。）、また、位置決め孔２６の下端が位置決めピン２７に当接することによってスライドシール部材２１の上方への移動を禁止する。位置決め孔２６及び位置決めピン２７は、位置決め機構を構成する。
【００６０】
固定流路構成部材１及び組付部材５の上面には、固定金具（図示せず。）によってアクチュエータとしてのソレノイド２８が固定されている。
【００６１】
ソレノイド２８は、ヨークを構成する中空円筒状のケース２９を備える。ケース２９の上側開口部には、固定鉄心３０が固定されている。ケース２９の内周面には、ボビン３１に巻線されたコイル３２が収容されている。ボビン３１の中空部には、固定鉄心３０の下面と対向して可動鉄心３３が上下方向へ移動可能に配されている。可動鉄心３３の上面と固定鉄心３０の下面との間には、可動鉄心３３に対し常時下方への力を加える弾性復帰部材としてのコイルバネなどバネ３４が配されている。
【００６２】
可動鉄心３３の下端部には、連結部材３５が結合されている。連結部材３５は、固定流路構成部材１と組付部材５の各上面に形成された有底円筒状凹部に収容されており、保持板２０を固定保持している。
【００６３】
次に、上記のように構成されるインジェクタの動作を説明する。
【００６４】
ソレノイド２８のコイル３２に対する通電を行わないときは、バネ３４がバネ力によって可動鉄心３３を下方へ押圧し、連結部材３５を介して保持板２０の位置決め孔２６の上端が位置決めピン２７を押圧しており、スライドシール部材２１は、原点位置（後退位置、下端位置）にある。このため、図６に示すように、スライドシール部材２１の第３流路２４Aは、固定流路構成部材１の第１ベース流路２A及び可動流路構成部材７の第２ベース流路１３Aと連通状態にある。また、他の第３流路２４Bは、固定流路構成部材１の第１サンプル流路２B及び可動流路構成部材７の第２サンプル流路１３Bと連通状態にあり、第３流路２４Bにサンプル液が充填されている。
【００６５】
ソレノイド２８のコイル３２に対し通電を開始すると、コイル３２に磁界が発生し、可動鉄心３３はバネ３４のバネ力よりも大きな磁気吸引力を固定鉄心３０から受け、可動鉄心３３は上方へ移動する。この可動鉄心３３の移動に伴い、連結部材３５及び保持板２０を介してスライドシール部材２１が固定流路構成部材１の第１端面３及び可動流路構成部材７の第２端面９に対して摺動しながら上方へ移動し、位置決めピン２７が保持板２０の位置決め孔２６に移動方向を規制されながら移動し、位置決め孔２６の下端に当接したとき、スライドシール部材２１は移動を停止し、スライドシール部材２１は前進位置（上端位置）に保たれる。このため、スライドシール部材２１の第３流路２４Bは、固定流路構成部材１の第１ベース流路２A及び可動流路構成部材７の第２ベース流路１３Aと連通状態になり、第３流路２４B内のサンプル液はベース液中に混入するようになる。
【００６６】
その後、ソレノイド２８のコイル３２に対する通電を停止すると、コイル３２に発生していた磁界が消失し、可動鉄心３３に作用していた磁気吸引力が消失する。このため、バネ３４のバネ力により可動鉄心３３は下方へ移動する。この可動鉄心３３の移動に伴い、連結部材３５及び保持板２０を介してスライドシール部材２１が固定流路構成部材１の第１端面３及び可動流路構成部材７の第２端面９に対して摺動しながら下方へ移動し、保持板２０の位置決め孔２６の上端が位置決めピン２７に当接したとき、スライドシール部材２１は移動を停止し、スライドシール部材２１は原点位置（後退位置、下端位置）に戻る。
【００６７】
以上説明したように、本実施形態のインジェクタは、第１端面３と第１ベース流路２A及び第１サンプル流路２Bからなる第１流路２とを有し、第１端面３に第１流路２の一端が開口する固定流路構成部材１と、第１端面３に対向する部位に収容孔６を有し、第１端面３側から固定流路構成部材１に組み付けられる組付部材５と、収容孔６の形状に略合致する外形形状を有し、収容孔６内に第１端面３と垂直な方向へ摺動可能に収容される可動流路構成部材７であって、第１端面３に対して平行に対面する第２端面９と第２ベース流路１３A及び第２サンプル流路１３Bからなる第２流路１３とを有する可動流路構成部材７と、第１端面３と第２端面９との間に配され、第１端面３及び第２端面９に対し摺動可能なスライドシール部材２１であって、第１端面３に摺接する第１シール摺動面２２と第２端面９に摺接する第２シール摺動面２３と一端が第１シール摺動面２２に開口するとともに他端が第２シール摺動面２３に開口する２つの流路２４A、２４Bからなる第３流路とを有するスライドシール部材２１と、可動流路構成部材７の第２端面９がスライドシール部材２１の第２シール摺動面２３に圧接されるよう可動流路構成部材７を押圧するコイルばね（バネ部材）１８と、弾性復帰部材３４を有し、非通電時に、弾性復帰部材３４の付勢力によりスライドシール部材２１を原点位置に保ち、通電時に、弾性復帰部材３４の付勢力に抗し、スライドシール部材２１を所定位置まで直線移動させるソレノイド２８と、を備え、ソレノイド２８への非通電時にあっては、第３流路２４Aを介して第１ベース流路２Aと第２ベース流路１３Aとの間を連通状態にするとともに第３流路２４Bを介して第１サンプル流路２Bと第２サンプル流路１３Bとの間を連通状態にし、また、通電時にあっては、第３流路２４Bを介して第１ベース流路２Aと第２ベース流路１３Aとの間を連通状態にするとともに第１サンプル流路２Bと第２サンプル流路１３Bとの間を遮断状態にする、換言すると、ソレノイド２８への通電及び非通電に基づくスライドシール部材２１の位置により、第１流路２と第３流路２４と第２流路１３との間の連通パターンを設定する。
【００６８】
本実施形態のインジェクタによると、コイルばね（バネ部材）１８により可動流路構成部材７を押圧するようにしたため、スライドシール部材２１が可動流路構成部材７から受ける荷重はコイルばね（バネ部材）１８により決定される一定のバネ荷重となり、量産に適するようになる。また、可動流路構成部材７は、組付部材５の収容孔６の形状に略合致する形状を有し、収容孔６内に固定流路構成部材１の第１端面３と垂直な方向へ摺動可能に収容されるため、スライドシール部材２１の第１シール摺動面２２及び第２シール摺動面２３における荷重分布の均一化を図ることができる。また、第３流路２４は第１シール摺動面２２から第２シール摺動面２３に達するよう一つの方向へ向かって形成されているため、圧力損失を極小化することができる。
【００６９】
また、固定流路構成部材１は、可動流路構成部材７に向かって突出する第１突出部４を有し、第１突出部４に第１端面３が形成されるとともに、可動流路構成部材７は、第１突出部４に向かって突出する第２突出部１０を有し、第２突出部１０に第２端面９が形成されており、第１端面３及び第２端面９は、それぞれ第１シール摺動面２２及び第２シール摺動面２３よりも面積が小さく、かつ、スライドシール部材２１が直線移動する間、それぞれ第１シール摺動面２２及び第２シール摺動面２３と摺接状態を保つよう構成すると、第１シール摺動面２２及び第２シール摺動面２３における荷重分布のより一層の均一化を図ることができるようになり、弾性付勢力の比較的小さなコイルばね（バネ部材）１８を使用可能になるとともに寿命が向上する。
【００７０】
なお、上記実施形態ではバネ部材１８としてコイルばねを使用したが、コイルばねの代わりに、基部が組付部材５に固定された板ばねを使用し、コイルばねと同様、可動流路構成部材７をスライドシール部材２１に押圧するようにしてもよい。
【００７１】
また、上記各実施形態はスライド式ソレノイドバルブであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、アクチュエータとしてソレノイドに代えてエアー駆動装置を用いたエアー駆動式のスライド式バルブにも容易に適用できることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００７２】
１ 固定流路構成部材
２ 第１流路
３ 第１端面
４ 第１突出部
５ 組付部材
６ 収容孔
７ 可動流路構成部材
９ 第２端面
１０ 第２突出部
１３ 第２流路
１８ コイルばね（バネ部材）
２１ スライドシール部材
２２ 第１シール摺動面
２３ 第２シール摺動面
２４、２４A、２４B 第３流路
２８ ソレノイド（アクチュエータ）
３４ 弾性復帰部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１端面と少なくとも１つの流路からなる第１流路とを有し、前記第１端面に前記第１流路の一端が開口する固定流路構成部材と、
前記第１端面に対向する部位に形成された収容孔を有し、前記第１端面側から前記固定流路構成部材に組み付けられる組付部材と、
前記収容孔の形状に略合致する外形形状を有し、該収容孔内に前記第１端面と垂直な方向へ摺動可能に収容される可動流路構成部材であって、前記第１端面に対して平行に対面する第２端面と少なくとも１つの流路からなる第２流路とを有する可動流路構成部材と、
前記第１端面と前記第２端面との間に配され、前記第１端面及び前記第２端面に対し摺動可能なスライドシール部材であって、前記第１端面に摺接する第１シール摺動面と前記第２端面に摺接する第２シール摺動面と一端が前記第１シール摺動面に開口するとともに他端が前記第２シール摺動面に開口する少なくとも１つの流路からなる第３流路とを有するスライドシール部材と、
前記可動流路構成部材の前記第２端面が前記スライドシール部材の前記第２シール摺動面に圧接されるよう前記可動流路構成部材を押圧するバネ部材と、
前記スライドシール部材を原点位置と所定位置との間で直線移動させるアクチュエータと、
を備え、前記スライドシール部材の位置により、前記第１流路と前記第３流路と前記第２流路との間の連通パターンを設定する
ことを特徴とするスライド式バルブ。
【請求項２】
前記固定流路構成部材は、前記可動流路構成部材に向かって突出する第１突出部を有し、該第１突出部に前記第１端面が形成されるとともに、前記可動流路構成部材は、前記第１突出部に向かって突出する第２突出部を有し、該第２突出部に前記第２端面が形成されており、
前記第１端面及び前記第２端面は、それぞれ前記第１シール摺動面及び前記第２シール摺動面よりも面積が小さく、かつ、前記スライドシール部材が直線移動する間、それぞれ前記第１シール摺動面及び前記第２シール摺動面と摺接状態を保つよう構成されることを特徴とする請求項１に記載のスライド式バルブ。
【請求項１】
第１端面と少なくとも１つの流路からなる第１流路とを有し、前記第１端面に前記第１流路の一端が開口する固定流路構成部材と、
前記第１端面に対向する部位に形成された収容孔を有し、前記第１端面側から前記固定流路構成部材に組み付けられる組付部材と、
前記収容孔の形状に略合致する外形形状を有し、該収容孔内に前記第１端面と垂直な方向へ摺動可能に収容される可動流路構成部材であって、前記第１端面に対して平行に対面する第２端面と少なくとも１つの流路からなる第２流路とを有する可動流路構成部材と、
前記第１端面と前記第２端面との間に配され、前記第１端面及び前記第２端面に対し摺動可能なスライドシール部材であって、前記第１端面に摺接する第１シール摺動面と前記第２端面に摺接する第２シール摺動面と一端が前記第１シール摺動面に開口するとともに他端が前記第２シール摺動面に開口する少なくとも１つの流路からなる第３流路とを有するスライドシール部材と、
前記可動流路構成部材の前記第２端面が前記スライドシール部材の前記第２シール摺動面に圧接されるよう前記可動流路構成部材を押圧するバネ部材と、
前記スライドシール部材を原点位置と所定位置との間で直線移動させるアクチュエータと、
を備え、前記スライドシール部材の位置により、前記第１流路と前記第３流路と前記第２流路との間の連通パターンを設定する
ことを特徴とするスライド式バルブ。
【請求項２】
前記固定流路構成部材は、前記可動流路構成部材に向かって突出する第１突出部を有し、該第１突出部に前記第１端面が形成されるとともに、前記可動流路構成部材は、前記第１突出部に向かって突出する第２突出部を有し、該第２突出部に前記第２端面が形成されており、
前記第１端面及び前記第２端面は、それぞれ前記第１シール摺動面及び前記第２シール摺動面よりも面積が小さく、かつ、前記スライドシール部材が直線移動する間、それぞれ前記第１シール摺動面及び前記第２シール摺動面と摺接状態を保つよう構成されることを特徴とする請求項１に記載のスライド式バルブ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２４２９３４（Ｐ２０１０−２４２９３４Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９５０１６（Ｐ２００９−９５０１６）
【出願日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【出願人】（３９０００６４１５）高砂電気工業株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【出願人】（３９０００６４１５）高砂電気工業株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
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