塗料用切換弁
【課題】弁体が弁座部に着座した際、流体通路と弁体との間における塗料の液だまり及び液漏れを防止する。
【解決手段】メインボディ１２の内部にパイロットエアによって変位するピストン６２が設けられ、前記ピストン６２に連結されたシャフト６４の端部には樹脂製材料からなる弁体６６が連結されている。そして、メインボディ１２の一端部には、塗料が供給される供給ポート１６を備えるサブボディ１８が連結され、該サブボディ１８に形成される弁座部５２に弁体６６が着座することにより、前記塗料の流体通路３０への流通が遮断される。この弁体６６は、弁座部５２に着座する着座部９８が略球面状に形成されると共に、前記弁座部９８の表面は前記着座部９８に対応して略球面状に窪んで形成されている。
【解決手段】メインボディ１２の内部にパイロットエアによって変位するピストン６２が設けられ、前記ピストン６２に連結されたシャフト６４の端部には樹脂製材料からなる弁体６６が連結されている。そして、メインボディ１２の一端部には、塗料が供給される供給ポート１６を備えるサブボディ１８が連結され、該サブボディ１８に形成される弁座部５２に弁体６６が着座することにより、前記塗料の流体通路３０への流通が遮断される。この弁体６６は、弁座部５２に着座する着座部９８が略球面状に形成されると共に、前記弁座部９８の表面は前記着座部９８に対応して略球面状に窪んで形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力流体を介して弁体を開閉することにより流体通路への塗料の供給・遮断の切り換えを行うことが可能な塗料用切換弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、導電性塗料に高電圧を印加して自動車等の車両における被塗装物に静電塗装を施す塗装システムが採用されている。このような塗装システムでは、塗料供給源から供給される塗料を、通路を通じて塗装ガン等の塗装装置へと供給して該塗装装置から前記被塗装物へと噴射している。そして、通常、前記塗料供給源と塗装装置との間の通路に塗料用切換弁を設け、該塗料用切換弁によって塗装装置へと供給される塗料の供給・遮断を行う。
【０００３】
このような塗料用切換弁は、ケーシングの下部側に流出通路を有するマニホールドが接続され、前記ケーシングの内部に設けられるピストンが、パイロットエアによって軸線方向に沿って変位し、該ピストンに連結された弁軸が一体的に変位する。前記弁軸の下端部には樹脂製材料等からなる弁部が設けられ、前記弁部が、ケーシングの下部に形成され、マニホールドの流出通路と連通する弁座部材に着座可能に設けられている。そして、ケーシングの側面に形成された流入口からケーシングの内部に塗料が流入した際、弁部が弁座部材より離間することにより、弁座部材の流出口を通じて塗料がマニホールドの流出通路へと流通する（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２４３０６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、このような塗料用切換弁を通じて供給される塗料によって塗装される自動車等の被塗装物は、一般的に、種々の異なる塗色が設定されている。そのため、前記被塗装物を種々の異なる塗色で塗装を行う場合には、異なる塗色に対応する複数の塗料供給部、該塗料供給部に接続される流出通路、塗料用切換弁及び塗装装置を設定された塗色数だけそれぞれ設け、前記被塗装物に対する所望の塗色の塗料を、塗料供給部から必要に応じて塗料用切換弁を通じて塗装装置へと供給し、前記被塗装物を所望の異なる塗色にそれぞれ塗装している。
【０００６】
しかしながら、上述した塗装システムでは、被塗装物に設定された種々の異なる塗色に対応した数量だけ塗料用切換弁、通路及び塗装装置等が必要となるため、前記塗装システムにおける設備コストが増大すると共に、広大な設置スペースを要するという問題がある。
【０００７】
そのため、近年、このような塗装システムの設備コストの抑制及び構成の簡素化を目的として、塗料が流通する単一の流出通路を有するマニホールドに複数の塗料用切換弁を設けると共に、前記流出通路に接続される単一の塗装装置を設けることにより、前記流出通路と塗装装置とを異なる塗色の塗料を流通・噴射させる際に共用して利用する塗装システムが採用されている。
【０００８】
この塗装システムでは、複数の塗料用切換弁のうちのいずれか一個のみを弁開状態とすることにより、所望の塗色を有する塗料のみを前記塗料用切換弁から流出通路を通じて塗装装置へと供給し、塗装装置より噴射される塗料によって被塗装物を所望の塗色に塗装している。
【０００９】
しかしながら、異なる塗色からなる複数の塗料を、単一の流出通路及び塗装装置に供給するため、別の塗色の塗料を新たに流出通路及び塗装装置に供給して塗装する場合には、先の塗料が流出通路及び塗装装置に残存しているため前記塗料を洗浄等によって完全に除去しておく必要がある。
【００１０】
例えば、このような塗装システムに、特許文献１に係る従来技術を適用した場合には、塗料用切換弁における弁部を弁座部材に着座させた際に、前記弁座部材に着座した弁部と流出通路とが所定間隔離間しているため、前記弁座部材の流出口の内部に塗料が残存しやすいという問題がある。そのため、流出通路及び塗装装置の内部の洗浄を行う場合に、前記流出口の内部に残存した塗料を完全に除去することが困難であり、他の塗料用切換弁を通じて流出通路に別の異なる塗色の塗料を供給した際に、前記塗料と残存している塗料とが混合してしまうことが懸念される。
【００１１】
本発明は、前記の種々の問題等を考慮してなされたものであり、弁体が弁座部に着座した際の塗料の液だまり及び液漏れを確実に防止することが可能な塗料用切換弁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】
【００１２】
前記の目的を達成するために、本発明は、流体通路に供給される塗料の供給状態を切り換える塗料用切換弁において、
前記流体通路に接続され、前記塗料が供給されるポートを有するバルブボディと、
前記バルブボディに供給される圧力流体の作用下に該バルブボディの内部に軸線方向に沿って変位自在に設けられるピストンと、
前記バルブボディによって軸線方向に沿って支持され、且つ、前記ピストンに連結されるシャフトと、
前記バルブボディに形成され、前記流体通路と連通する弁座部と、
前記シャフトの端部に連結され、前記弁座部に着座する着座面が略球面状に形成される弁体と、
を備え、
前記弁座部は、前記弁体の着座面と対向する側面が該着座面に対応して略球面状に窪んで形成されることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、弁体における着座面を略球面状に形成すると共に、前記弁体が着座する弁座部の側面を、該弁体の着座面に対応させて略球面状に窪ませている。
【００１４】
従って、ピストンが圧力流体の作用下にシャフトと一体的に軸線方向に沿って変位し、前記シャフトに連結された弁体が弁座部に着座した際に、弁体における着座面及び弁座部がそれぞれ略球面状に形成されているため、前記着座面と弁座部とを互いに略球面同士で密着させることができる。このため、弁体と弁座部とが常に好適に密着した状態となり、前記弁体によって弁座部を確実にシールすることができ、弁体による弁座部のシール性を向上させることができる。
【００１５】
また、弁体における着座面と弁座部とがそれぞれ略球面状に形成されているため、前記弁体と弁座部との間でその接触作用下に生じる偏摩耗を抑制することができ、前記弁体及び弁座部の耐久性を向上させることができる。
【００１６】
さらに、シャフトをバルブボディの孔部に挿通し、前記シャフトの外周面と前記孔部との間に所定間隔のクリアランスを形成すると共に、前記弁座部を前記流体通路に向かって徐々に縮径するテーパ状に形成するとよい。
【００１７】
すなわち、例えば、寸法ばらつき等の理由によって弁体及びシャフトがバルブボディの軸線に対して半径方向に若干傾斜している場合に弁体を弁座部に着座しようとした際には、前記弁体がテーパ状に形成された弁座部に沿って該弁座部の略中央へと滑りながら変位する。そのため、バルブボディの軸線に対するシャフト及び弁体の軸線の相対的な傾斜角度が小さくなるように、前記弁体が前記弁座部によって半強制的に揺動変位する。
【００１８】
これにより、前記弁座部に着座する際のシャフト及び弁体の揺動変位が、前記シャフトとバルブボディとの間に形成されたクリアランスによって好適に吸収され、前記弁体を弁座部に対して確実且つ好適に着座させることができる。
【００１９】
さらにまた、弁体には、弁座部を介して前記流体通路と対向し、略水平な平面状の端面を形成するとよい。これにより、弁体が弁座部に着座して弁閉状態となった際に、弁座部から流体通路へと流通していた塗料が、前記端面と流体通路との間に液だまりとして滞留することを抑制することができると共に、前記流体通路を塗料が流通する際に、前記弁体の端面が流路抵抗となることがない。
【００２０】
またさらに、シャフトの外周面には、バルブボディによって支持される部位に潤滑剤が充填される溝部を備えるとよい。これにより、シャフトがバルブボディに沿って軸線方向に変位する際、溝部に満たされた潤滑剤によってシャフトとバルブボディとの間の摺動抵抗を軽減して円滑に変位させることができる。そのため、シャフトが変位する際の磨耗が軽減され、前記シャフトの耐久性を向上することができる。
【００２１】
さらにまた、弁体は、半径外方向に拡径した薄肉状のスカートを有して該スカートの外縁部が前記バルブボディに固定されるダイヤフラム部を備え、
前記弁体が連結されるシャフトには、前記ダイヤフラム部と対向する位置に該ダイヤフラム部を保護する保護部材を設けるとよい。これにより、弁体が軸線方向に沿って変位した際に、前記弁体における薄肉状のスカートが保護部材に当接することにより、前記スカートに対する衝撃が緩衝される。そのため、スカートを含むダイヤフラム部の耐久性を向上させることができる。
【００２２】
またさらに、バルブボディの外周面に、ポートを囲繞する一組のシール部材が装着される装着溝を形成し、前記装着溝の前記ポートと対向する一方の壁部を開口するように形成するとよい。これにより、例えば、塗料用切換弁に供給されている塗料を別の塗色の塗料へと色替えを行うためにバルブボディの内部を洗浄する際、残存した塗料をポートに対向するように開口した壁部を介して装着溝の内部を確実且つ好適に洗浄することができる。
【００２３】
そのため、シール部材が装着された装着溝の内部に残存した塗料を、洗浄によって確実且つ好適に除去することができる。その結果、バルブボディ内の塗料の洗浄が完了した塗料用切換弁に、別の塗色からなる塗料を供給した際に、残存している塗料と異なる塗色からなる塗料との混合を阻止することできる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００２５】
すなわち、弁体の着座面を略球面状に形成すると共に、前記弁体が着座する弁座部の側面を前記着座面に対応させて略球面状に窪んで形成させることにより、弁体が弁座部に着座した際に、前記着座面と弁座部とを互いに略球面同士で密着させることができる。そのため、弁体と弁座部とが常に好適に密着した状態となり、前記弁体によって弁座部を確実にシールすることにより、弁体による弁座部のシール性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明に係る塗料用切換弁について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００２７】
図１において、参照符号１０は、本発明の第１の実施の形態に係る塗料用切換弁を示す。
【００２８】
この塗料用切換弁１０は、図１及び図２に示されるように、略円筒状に形成されるメインボディ（バルブボディ）１２と、前記メインボディ１２の開口した一端部側に連結され、塗料等の圧力流体が供給される供給ポート（ポート）１６を有するサブボディ（バルブボディ）１８と、前記メインボディ１２とサブボディ１８の内部を軸線方向に沿って変位する弁機構部２０と、前記メインボディ１２の内部に設けられ、前記弁機構部２０のシャフト２２を軸線方向に向かって支持するガイドボディ（バルブボディ）２４とからなる。なお、塗料用切換弁１０は、図７及び図８に示されるように、複数（例えば、３個）の装着穴２６を介してマニホールド２８に装着されると共に、塗料が流通する流体通路３０に対してサブボディ１８が対向するように接続された状態にある（図８参照）。
【００２９】
メインボディ１２の一端部には、その内周面にねじが刻設され、サブボディ１８の一部が螺合されている。
【００３０】
また、メインボディ１２の外周面には、図示しない圧力流体供給源に接続されるパイロットポート３２が形成され、前記パイロットポート３２からパイロットエアとなる圧力流体（例えば、圧縮エア）がメインボディ１２の内部に供給される。そして、メインボディ１２の外周面には、パイロットポート３２から軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って所定間隔離間して一組のシール部材３４が装着されている。これにより、塗料用切換弁１０がマニホールド２８に装着された際、環状のシール部材３４がマニホールド２８の装着穴２６の内壁面に当接してパイロットポート３２に供給される圧力流体の気密が保持される。
【００３１】
さらに、メインボディ１２の外周面には、前記パイロットポート３２からメインボディ１２の軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って所定間隔離間して、該メインボディ１２の内部と連通する検出ポート３６が形成されている。この検出ポート３６には、配管等を介して図示しない検出センサ（例えば、圧力センサ）が接続され、前記検出センサによって塗料用切換弁１０におけるメインボディ１２の内部からの圧力流体の漏出を検出することができる。なお、パイロットポート３２及び検出ポート３６は、メインボディ１２の外周面に沿ってそれぞれ環状に形成されている。
【００３２】
一方、メインボディ１２の他端部には、一端部側より半径内方向に縮径した縮径部３８が形成され、該縮径部３８の略中央部には挿通孔４０が形成されると共に、前記縮径部３８の外周面にはねじが刻設されている。
【００３３】
また、マニホールド２８の装着穴２６に塗料用切換弁１０が挿入された際、該装着穴２６の開口部２６ａに形成されたねじ部４４にリング部材４６が螺合される。すなわち、リング部材４６が螺回されてサブボディ１８側（矢印Ｂ方向）に変位することにより、該リング部材４６によってメインボディ１２の他端部が押えられ、前記メインボディ１２を含む塗料用切換弁１０が、マニホールド２８の装着穴２６の内部に固定される。このリング部材４６には、軸線方向に沿って貫通した複数の治具用孔４８が周方向に沿って所定間隔離間して形成されている。
【００３４】
サブボディ１８の供給ポート１６は、該サブボディ１８の外周面に沿って環状に形成され、前記供給ポート１６はサブボディ１８の内部に形成される供給室５０に連通している。そして、サブボディ１８の外周面には、供給ポート１６の軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿った両側に一組のシール部材３４ａ、３４ｂが装着されている。これにより、塗料用切換弁１０がマニホールド２８に装着された際、前記シール部材３４ａ、３４ｂがマニホールド２８の装着穴２６の内壁面に当接して供給ポート１６の気密が保持される。
【００３５】
すなわち、マニホールド２８の内部に形成される図示しない通路を通じて供給ポート１６へと塗料が供給された際に、該塗料がサブボディ１８とマニホールド２８の装着穴２６との間より漏出することがない。
【００３６】
また、このシール部材３４ａ、３４ｂが装着される一組の装着溝４２ａ、４２ｂは、サブボディ１８の軸線と略直交し、供給ポート１６から離間した一側面側が、マニホールド２８の装着穴２６に当接して閉塞されるように形成されると共に、反対に、前記供給ポート１６に臨む他側面側に形成される壁部５１が、マニホールド２８の装着穴２６より所定間隔離間して開口するように形成されている。
【００３７】
このように、装着溝４２の供給ポート１６側を開口するように形成することにより、例えば、塗料用切換弁１０に供給されている塗料を別の塗色の塗料へと色替えを行う際に、サブボディ１８の供給ポート１６及び供給室５０の内部を洗浄する。
【００３８】
その場合に、従来の塗料用切換弁においては、このようなシール部材が装着される溝部の壁部がマニホールドの内壁面に当接するように形成されている。そのため、前記溝部の壁部とマニホールドとの間の隙間を通じて溝部の内部に入り込んだ塗料を、洗浄によって確実に取り除くことが困難である。その結果、ケーシング内における塗料の洗浄が完了した塗料用切換弁に、別の塗色からなる塗料を供給した際に異なる塗色からなる塗料同士が混合することが懸念される。
【００３９】
しかしながら、本発明においては、装着溝４２ａ、４２ｂに装着されたシール部材３４ａ、３４ｂと供給ポート１６との間に液だまりが生じた際においても、供給ポート１６と対向する前記装着溝４２ａ、４２ｂの壁部５１が開口しているため、洗浄を行う洗浄液が前記装着溝４２ａ、４２ｂの内部まで入り込むことにより滞留している塗料を確実且つ好適に除去することができる。そのため、サブボディ１８内における塗料の洗浄が完了した塗料用切換弁１０に、別の塗色からなる塗料を供給した際に前の塗料が残存していないため、異なる塗色からなる塗料同士が混合することがない。
【００４０】
さらに、サブボディ１８の内部には、供給室５０より離間する方向（矢印Ｂ方向）に向かって徐々に縮径し、弁機構部２０の弁体６６が着座する弁座部５２が形成されている。この弁座部５２は、図３及び図４に示されるように、前記弁体６６と対向してその表面が凹状となる略球面状に形成されている。そして、サブボディ１８に接続され、弁座部５２に臨む流体通路３０の内壁面には、前記弁座部５２と連通する連通孔５４が形成されている。これにより、弁体６６が弁座部５２より離間した弁開状態（図４参照）では、サブボディ１８における供給ポート１６及び供給室５０と流体通路３０とが連通した状態となる（図２及び図４参照）。
【００４１】
なお、サブボディ１８における流体通路３０との接続面５６には、環状溝を介してシール部材３４が装着されているため、連通孔５４を介してサブボディ１８から流体通路３０へと流通する塗料が外部に漏出することが防止される。
【００４２】
ガイドボディ２４は、図１及び図２に示されるように、その外周面がメインボディ１２の内周面と対向するように設けられ、メインボディ１２の一端部とサブボディ１８との間に一部が挟持されることによりメインボディ１２及びサブボディ１８に対して固定されている。
【００４３】
ガイドボディ２４の外周面とメインボディ１２の内壁面との間には、所定間隔のクリアランスが形成されると共に、前記外周面の環状溝を介してシール部材３４が装着され、該シール部材３４によって前記ガイドボディ２４とメインボディ１２との間の気密が保持される。また、ガイドボディ２４の内周面には、弁機構部２０のシャフト２２が挿通されるシャフト孔（孔部）５８が形成されている。シャフト２２の外周面と前記シャフト孔５８の内周面との間には、所定間隔離間したクリアランスが形成されている。
【００４４】
さらに、ガイドボディ２４には、その軸線と略直交してサブボディ１８の検出ポート３６と対向する位置に連通路６０が形成されている。この連通路６０は、ガイドボディ２４の周方向に沿って環状に形成されると共に、前記検出ポート３６とガイドボディ２４の内部とを連通している。
【００４５】
弁機構部２０は、メインボディ１２の内部に軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って変位自在に配設されるピストン６２と、前記ピストン６２に連結されるシャフト２２と、前記シャフト２２の端部に連結される弁体６６と、前記ピストン６２とメインボディ１２との間に介装される第１及び第２スプリング６８ａ、６８ｂとからなる。なお、第１及び第２スプリング６８ａ、６８ｂは、メインボディ１２の他端部側の内壁面とピストン６２の凹部６２ａとの間に設けられ、前記第１及び第２スプリング６８ａ、６８ｂの弾発力が、前記ピストン６２をガイドボディ２４側（矢印Ｂ方向）に向かって付勢している。
【００４６】
この第１スプリング６８ａは、シャフト２２に近接した前記凹部６２ａの半径内方向に配設されると共に、該第１スプリング６８ａの半径外方向に第２スプリング６８ｂが配設されている。
【００４７】
ピストン６２は、略中央部に形成された貫通孔７０を介してシャフト２２に挿通され、該シャフト２２の段部７２に係止されると共に、該ピストン６２が挿通された後にシャフト２２の一端部に形成されたねじ部７４に円柱状の固定部材７６を螺合することにより、前記ピストン６２がシャフト２２に対して一体的に固定される。
【００４８】
この固定部材７６の外周径は、メインボディ１２の挿通孔４０の直径より小さく形成され、弁機構部２０が弁座部５２より離間した弁開状態では、図２に示されるように、前記固定部材７６の端面が挿通孔４０に挿通されてメインボディ１２の外壁面より矢印Ａ方向に所定長だけ突出すると共に、前記弁機構部２０が弁閉状態の場合には、図１に示されるように、挿通孔４０に挿通されて固定部材７６の端面がメインボディ１２の外壁面より突出することがない。
【００４９】
すなわち、この固定部材７６は、該固定部材７６のメインボディ１２の外壁面に対する端面の変位位置を確認することにより、弁機構部２０による弁開・弁閉状態を簡便に視認することが可能な切換表示機構としての機能も備えている。
【００５０】
一方、ピストン６２の外周面には、環状溝を介して断面略Ｖ字状の弾性材料からなるピストンパッキン７８が装着され、該ピストンパッキン７８がメインボディ１２の内周面に摺動しながらピストン６２が軸線方向に沿って変位する。このため、ピストン６２、ガイドボディ２４及びメインボディ１２の内周面によって形成されるシリンダ室８０の内部の気密が、前記ピストンパッキン７８によって確実に保持される。すなわち、パイロットポート３２からシリンダ室８０に供給される圧力流体が外部に漏出することがなく、前記シリンダ室８０の内部で保持される。
【００５１】
ガイドボディ２４に保持されるシャフト２２の本体部２２ａには、その外周面にグリス等の潤滑剤が充填される充填溝８２が所定深さだけ窪んで形成されると共に、前記充填溝８２から軸線方向に沿って所定間隔離間して環状のシャフトシール８４が装着されている。すなわち、シャフト２２がシャフト孔５８に沿って軸線方向に変位する際に、充填溝８２に満たされた潤滑剤によってシャフト２２とシャフト孔５８との間の摺動抵抗を軽減して円滑に変位させることができる。これにより、シャフト２２が変位する際の磨耗が軽減されるため、前記シャフト２２の耐久性を向上することができる。また、シャフトシール８４によってシャフト２２とシャフト孔５８との間の気密を保持することができる。
【００５２】
換言すると、シャフト２２の外周面とシャフト孔５８の内周面との間には若干のクリアランスが形成されているため、前記シャフト２２とシャフト孔５８とは基本的にシャフトシール８４を介してのみ接触していることとなる。
【００５３】
シャフト２２の他端部はサブボディ１８の内部に配設され、前記本体部２２ａより半径外方向に拡径した環状のフランジ部８６が形成されている。そして、弁体６６と対向するフランジ部８６の端面には、環状溝を介して樹脂製材料からなる弾性部材８８が装着されている。すなわち、弁体６６のダイヤフラム部９６が当接するシャフト２２のフランジ部８６に弾性部材８８を装着することにより、樹脂製材料からなるダイヤフラム部９６に対するシャフト２２からの負荷を軽減することができる。その結果、弁体６６におけるダイヤフラム部９６の耐久性を向上させることができる。
【００５４】
弁体６６は樹脂製材料から略円柱状に形成され、その一端部側に形成されるねじ穴９０にはシャフト２２の螺合部９２が螺合されている。この弁体６６の一端部には、半径外方向に延在して外縁部９４がサブボディ１８に固定されるダイヤフラム部９６が形成されると共に、他端部側には、サブボディ１８の弁座部５２に着座する着座部９８が形成されている。
【００５５】
ダイヤフラム部９６は、弁体６６の一端部と外縁部９４との間に薄膜状のスカート１００が形成され、前記スカート１００がシャフト２２に装着された弾性部材８８に当接している。そして、このスカート１００が、前記弁体６６の軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿った変位作用下に外縁部９４との接続部位を支点として撓曲する。前記外縁部９４は、サブボディ１８の内部に設けられる円筒状の押え部材１０２と前記サブボディ１８との間に挟持されている。
【００５６】
すなわち、ダイヤフラム部９６によってメインボディ１２の内部とサブボディ１８における供給室５０の内部との連通を遮断しているため、供給ポート１６から供給室５０に供給された塗料が、弁体６６のダイヤフラム部９６によってメインボディ１２及びガイドボディ２４の内部に浸入することが防止される。
【００５７】
換言すると、何らかの原因でダイヤフラム部９６に不具合が生じ、サブボディ１８の内部に供給されている塗料がガイドボディ２４の内部に浸入した場合には、前記ガイドボディ２４の内部の圧力が上昇するため、連通路６０及び検出ポート３６を通じて検出センサ（図示せず）によって圧力上昇が検知され、前記塗料の漏出を確認することができる。
【００５８】
また、弁体６６の着座部９８は、図３及び図４に示されるように、弁座部５２に着座して当接する先端部の外周面が略球面状に形成されている。なお、略球面状に形成される着座部９８の半径Ｒ１は、略球面状に形成される弁座部５２の表面の半径Ｒ２と略同等（Ｒ１≒Ｒ２）となるように形成されている。そのため、前記弁体６６の着座部９８が略球面状に形成された弁座部５２に着座した際、前記着座部９８の外周面と弁座部５２の表面とを密着した状態とすることができる（図３参照）。
【００５９】
さらに、着座部９８は、流体通路３０の連通孔５４に臨む先端面１０４が略水平な平面状に形成され、前記先端面１０４は、図３に示されるように、弁体６６が弁座部５２に着座して弁閉状態となった際に、サブボディ１８における流体通路３０との接続面５６と略同一平面となるように設けられている。
【００６０】
なお、着座部９８は、上述したように先端面１０４が略水平な平面状に形成されると共に、その外周面が略球面状に形成される場合に限定されるものではなく、図６に示されるように着座部９８ａの全体を略球状に形成するようにしてもよい。これにより、前記弁体６６を略球面状に形成された弁座部５２に対して好適に着座させてシールすることが可能となる。
【００６１】
本発明の第１の実施の形態に係る塗料用切換弁１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００６２】
先ず、マニホールド２８に対して塗料用切換弁１０を組み付ける場合について説明する。図７に示されるように、マニホールド２８の装着穴２６に対して塗料用切換弁１０とリング部材４６が離脱された状態から、該塗料用切換弁１０を弁体６６が下方となるように装着穴２６の内部に挿入する。そして、リング部材４６を装着穴２６の開口部２６ａより挿入して、該装着穴２６に形成されたねじ部４４にリング部材４６を螺合させる。最後に、リング部材４６の上面に形成された４個の治具用孔４８に図示しない治具を挿入し、該治具を介してリング部材４６を回転させることにより、前記リング部材４６を塗料用切換弁１０に向かって（矢印Ｂ方向）変位させ、図１及び図２に示されるように、該リング部材４６をメインボディ１２の上面に当接させることにより塗料用切換弁１０をマニホールド２８に一体的に装着する。
【００６３】
また、反対に、マニホールド２８に装着された塗料用切換弁１０を装着穴２６より離脱させる場合には、図示しない治具によってリング部材４６を前記とは反対方向に回転させることにより、該リング部材４６をメインボディ１２より離間する方向（矢印Ａ方向）に変位させる。そして、前記リング部材４６を装着穴２６より離脱させた後に、該装着穴２６から塗料用切換弁１０を簡便に取り出すことができる。
【００６４】
このように、塗料用切換弁１０をマニホールド２８の装着穴２６に固定しているリング部材４６を脱着することにより、塗料用切換弁１０をマニホールド２８に対して簡便に装着・離脱することができる。そのため、塗料用切換弁１０をマニホールド２８に対して交換する等のメンテナンス作業時における効率を向上させることができる。
【００６５】
次に、このようにマニホールド２８に装着された塗料用切換弁１０の動作並びに作用効果について説明する。なお、図１に示す供給ポート１６から供給室５０内に供給された塗料が、弁座部５２に着座した弁体６６によって流体通路３０への流通が遮断されている状態を初期状態として説明する。
【００６６】
先ず、図示しない圧力流体供給源からパイロットポート３２へと圧力流体（例えば、圧縮エア）が供給されることにより、前記パイロットポート３２に供給された圧力流体がシリンダ室８０に導入され、ピストン６２が第１及び第２スプリング６８ａ、６８ｂの弾発力に抗してガイドボディ２４から離間する方向（矢印Ａ方向）に変位する。
【００６７】
そして、図２に示されるように、ピストン６２に連結されたシャフト２２が変位して弁体６６が弁座部５２より離間し、図示しない塗料供給源から供給ポート１６に供給されていた塗料が、供給室５０から弁座部５２と弁体６６との間を流通して連通孔５４より流体通路３０へと供給される。この流体通路３０に供給された塗料が、該流体通路３０に接続された図示しないノズルから噴射され、例えば、自動車等の車両のボディの塗装が行われる。
【００６８】
一方、反対に、前記流体通路３０への塗料の供給を停止する場合には、図示しない圧力流体供給源からパイロットポート３２へと供給されている圧力流体の供給を停止する。これにより、ピストン６２が第１及び第２スプリング６８ａ、６８ｂの弾発力によってガイドボディ２４側（矢印Ｂ方向）に向かって押圧され、該ピストン６２の変位に伴ってシャフト２２が一体的に矢印Ｂ方向に変位する。そのため、シャフト２２に連結された弁体６６が、サブボディ１８の弁座部５２に着座して塗料用切換弁１０における供給ポート１６と流体通路３０との連通状態が遮断される。その結果、供給ポート１６に供給されている塗料が、弁体６６によって流体通路３０へと流通することが阻止され、該流体通路３０への塗料の流通が停止した初期状態となる。
【００６９】
この際、サブボディ１８における弁座部５２の表面が、凹状に窪んだ略球面状に形成されると共に、弁体６６における着座部９８の外周面が略球面状に形成されているため、前記弁体６６と弁座部５２とが互いに略球面同士で密着して着座している。このため、弁体６６と弁座部５２とが常に好適に密着した状態となり、前記弁体６６によって弁座部５２が確実にシールすることができる。その結果、弁体６６による弁座部５２のシール性を向上させることができるため、塗料の連通状態を確実に遮断することが可能となる。
【００７０】
また、弁体６６における着座部９８の外周面が略球面状に形成されているため、前記弁体６６と弁座部５２との間でその接触作用下に生じる偏摩耗を抑制することができ、前記弁体６６及び弁座部５２の耐久性を向上させることができる。
【００７１】
一方、弁体６６を含む弁機構部２０における構成部品の寸法ばらつき等の理由によって、図５に示されるように、シャフト２２及び弁体６６の軸線Ｄ１が、弁座部５２を含むサブボディ１８の軸線Ｄ２に対して半径方向に若干傾いた軸芯ずれが生じることがある。このような場合に従来の塗料用切換弁では、弁部を軸線方向に沿って変位させて弁座部材に着座させた際に、前記弁部の軸芯のずれに起因して前記弁部と弁座部材との間に若干の隙間が生じてしまう。そのため、前記弁部による弁座部材へのシール性が不安定となり、前記隙間を通じて塗料が漏出することが懸念される。
【００７２】
しかしながら、本発明の塗料用切換弁１０においては、弁体６６が連結されるシャフト２２が、ガイドボディ２４のシャフト孔５８に対して半径方向にクリアランスを介して支持されているため、該シャフト２２が半径方向に若干だけ揺動変位することが可能である。また同時に、前記シャフト２２の端部に連結されたピストン６２とメインボディ１２の内壁面との間にも半径方向にクリアランスが設けられ、ピストンパッキン７８がメインボディ１２の内壁面に当接することにより支持されている。
【００７３】
すなわち、半径方向に軸芯ずれが生じた弁体６６を含むシャフト２２が弁座部５２に着座しようとした場合には、該弁座部５２が連通孔５４に向かって徐々に縮径するテーパ状に形成されているため、前記弁体６６及びシャフト２２が略球面状に形成された着座部９８の中心Ｅ（図３及び図４参照）を支点として揺動し、且つ、テーパ状の弁座部５２に沿って徐々に連通孔５４と対向する該弁座部５２の略中央に向かって滑りながら変位する。換言すると、弁座部５２を含むサブボディ１８の軸線に対するシャフト２２の軸線の相対的な傾斜角度が小さくなるように、前記シャフト２２がテーパ状の弁座部５２によって半強制的に揺動変位している。
【００７４】
このように、前記弁座部５２に着座する際のシャフト２２の揺動変位が、前記シャフト２２とガイドボディ２４との間に形成されたクリアランス、ピストン６２とメインボディ１２の内壁面との間に形成されたクリアランス、前記弁体６６の端部に形成された薄肉状のダイヤフラム部９６及び弾性部材８８によって好適に吸収される。その結果、メインボディ１２及びサブボディ１８の軸線に対してシャフト２２及び弁体６６の軸芯のずれが生じた場合にも、前記軸芯ずれが生じた弁体６６を揺動変位させることにより、確実且つ好適に該弁体６６を弁座部５２に着座させることができる。
【００７５】
また、その際、弁体６６における着座部９８及び弁座部５２がそれぞれ略球面状に形成されているため、前記弁体６６が弁座部５２に着座する際にその軸芯が半径方向に若干ずれた場合においても、前記着座部９８の外周面を弁座部５２の表面に対して常に密着した状態で着座させることができる。そのため、前記弁体６６によって常に安定したシール性が得られる。
【００７６】
さらにまた、弁体６６における着座部９８の先端面１０４を略水平形状とすると共に、前記弁体６６が弁座部５２に着座した際に、前記先端面１０４がサブボディ１８の接続面５６と略同一面となるように形成している。すなわち、サブボディ１８の弁座部５２から連通孔５４へと流通する塗料が、該連通孔５４と先端面１０４との間に液だまりとして滞留することを防止することができると共に、この塗料用切換弁１０が設けられた流体通路３０の上流側から該流体通路３０を流通してきた塗料が、前記連通孔５４と弁体６６の先端面１０４との間に留まることを抑制できる。
【００７７】
またさらに、流体通路３０を流通する塗料が触れる弁体６６の先端面１０４を平面状に形成することにより、前記弁体６６が塗料が流通する際の流路抵抗となることが防止される。その結果、塗料用切換弁１０における弁体６６の着座部９８と流体通路３０の連通孔５４との間に生じる塗料の液だまりを抑制することが可能となる。
【００７８】
次に、図８に示されるマニホールド２８に複数（例えば、３個）の第１〜第３塗料用切換弁１０ａ〜１０ｃが略並列に装着された場合について説明する。なお、マニホールド２８に３個設けられた第１〜第３塗料用切換弁１０ａ〜１０ｃは、その内で最も左側となる装着穴２６に設けられた第１塗料用切換弁１０ａが弁開状態にあり、残りの第２及び第３塗料用切換弁１０ｂ、１０ｃが弁閉状態にある。
【００７９】
先ず、図示しない塗料供給源から塗料が第１塗料用切換弁１０ａを通じて流体通路３０に供給される。この際、第２及び第３塗料用切換弁１０ｂ、１０ｃはそれぞれ弁閉状態であるため、前記流体通路３０を流通する塗料が、前記第２及び第３塗料切換弁１０ｂ、１０ｃの内部に浸入することがない。
【００８０】
また、塗料が流通する流体通路３０の内壁面と第２及び第３塗料用切換弁１０ｂ、１０ｃにおける弁体６６の先端面１０４との間の段差が少ないため、前記塗料が流通する際の流路抵抗になることがないと共に、該流体通路３０に形成された連通孔５４と先端面１０４との間に塗料の液だまりが生じることが抑制される。
【００８１】
そして、第１塗料用切換弁１０ａから流体通路３０へと供給された塗料が、該流体通路３０に接続されたノズル（図示せず）から噴射され、被塗装物となる車両のボディが所望の塗色によって塗装される。
【００８２】
次に、第１塗料用切換弁１０に供給されている塗料とは異なる別の塗色からなる塗料をボディに塗装する場合について説明する。この場合には、第１塗料用切換弁１０ａを弁閉状態とし、該第１塗料用切換弁１０ａを通じて流体通路３０へと供給されていた塗料の供給を遮断する。そして、この流体通路３０には、第１塗料用切換弁１０ａから供給されていた塗料が付着しているため、該流体通路３０の内部の洗浄を行う。なお、この場合には、第１〜第３塗料用切換弁１０ａ〜１０ｃは、全て弁閉状態にある。
【００８３】
その際、第１〜第３塗料用切換弁１０ａ〜１０ｃにおける弁体６６の先端面１０４が略平面状に形成され、且つ、前記先端面１０４と流体通路３０の内壁面との間の離間距離が小さくなるように形成されているため、前記弁体６６の先端面１０４と流体通路３０との間に生じる塗料の液だまりが抑制される。これにより、流体通路３０の内部の洗浄を行う際に、前記弁体６６と流体通路３０との間の塗料の液だまりを、例えば、洗浄液によって簡便且つ好適に除去することができる。
【００８４】
その結果、第１塗料用切換弁１０ａより供給されていた塗料が、流体通路３０の内部に残存することを防止することができるため、第２又は第３塗料用切換弁１０ｂ、１０ｃから前記塗料と異なる別の塗色の塗料を流体通路３０へと供給した際に塗色の異なる塗料同士が混合することが阻止される。
【００８５】
そして、このように流体通路３０の内部の塗料が洗浄された後、例えば、第２塗料用切換弁１０ｂを圧力流体の供給作用下に弁開状態とすることにより、前記第２塗料用切換弁１０ｂの弁体６６が弁座部５２より離間して、供給ポート１６から連通孔５４を通じて流体通路３０に前記とは異なる塗色の塗料が供給される。なお、この場合、第１及び第３塗料用切換弁１０ａ、１０ｃは、それぞれ弁閉状態にある。
【００８６】
このように、複数の第１〜第３塗料用切換弁１０ａ〜１０ｃをマニホールド２８に対して一体的に設け、それぞれ異なる別の塗色の塗料が蓄えられた塗料供給部に接続された第１〜第３塗料用切換弁１０ａ〜１０ｃを任意に切り換えることにより、複数の塗色からなる塗料を別個独立して単一の流体通路３０から図示しないノズルへとそれぞれ供給することが可能となる。これにより、複数の塗色からなる塗料毎に設けられていた複数の流体通路及びノズル等の塗装装置が不要となり、設備コストの低減及び設置スペースの省スペース化を図ることができる。
【００８７】
また、第１〜第３塗料用切換弁１０ａ〜１０ｃにおける弁体６６と流体通路３０の連通孔５４との間に生じる液だまりを抑制することができるため、前記流体通路３０の内部に残存している塗料を確実且つ簡便に洗浄して除去することができる。そのため、塗色の異なる塗料同士が流体通路３０内で混合することを阻止できると共に、前記流体通路３０内に残存している塗料を確実に除去するために該流体通路３０の洗浄回数を増大させるという煩雑な作業が不要となる。
【００８８】
次に、第２の実施の形態に係る塗料用切換弁１５０を図９に示す。なお、上述した第１の実施の形態に係る塗料用切換弁１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００８９】
この第２の実施の形態に係る塗料用切換弁１５０では、着座部９８をシャフト１５２と一体的に形成すると共に、該シャフト１５２の外周面をサブボディ１８の内部に設けられたパッキン１５４によって囲繞して供給室５０の内部の気密を保持している点で、第１の実施の形態に係る塗料用切換弁１０と相違している。
【００９０】
この塗料用切換弁１５０は、シャフト１５２がステンレス鋼等の金属製材料から形成され、その外周面にはグリス等の潤滑剤が充填される充填溝１５６ａ、１５６ｂが所定間隔離間して一組形成されると共に、前記充填溝１５６ａ、１５６ｂよりそれぞれ所定間隔離間して一組のシャフトシール１５８ａ、１５８ｂが装着されている。
【００９１】
一方の充填溝１５６ａ及びシャフトシール１５８ａは、ガイドボディ２４におけるシャフト孔５８と対向する位置に設けられると共に、他方の充填溝１５６ｂ及びシャフトシール１５８ｂが、サブボディ１８の内部に設けられた円筒状の保持部材１６０の保持孔１６２と対向する位置に設けられている。
【００９２】
そして、この保持部材１６０の端面とサブボディ１８との間に、シャフト１５２の外周面を囲繞するパッキン１５４が装着されている。また、前記パッキン１５４の外周面には、環状のシール部材１５５が配設されている。
【００９３】
すなわち、第２の実施の形態に係る塗料用切換弁１５０では、このような構成とすることにより、ピストン６２の軸線方向に沿った変位作用下にシャフト１５２が一体的に変位し、該シャフト１５２の端部に形成された着座部９８が、サブボディ１８の弁座部５２に着座・離間することにより、塗料が流通する流体通路３０との連通状態を切り換えている。その際、塗料が供給されるサブボディ１８の供給室５０の気密が、前記サブボディ１８の内周面に装着されてシャフト１５２の外周面を囲繞するパッキン１５４によって確実に保持されている。
【００９４】
さらに、シャフト１５２が半径方向へ若干変位した場合においても、該シャフト１５２の外周面を囲繞するパッキン１５４及び該パッキンを囲繞するシール部材１５５によって吸収することができる。
【００９５】
このように、塗料用切換弁１５０では、着座部９８を有するシャフト１５２を金属製材料によって一体的に形成することができるため、コストの低減を図ることができるという利点がある。
【００９６】
また、着座部９８を有する弁体６６を樹脂製材料から形成している塗料用切換弁１０と比較して、サブボディ１８の弁座部５２に着座する着座部９８が金属製材料から形成されているため、その剛性を向上させることができる。
【００９７】
次に、第３の実施の形態に係る塗料用切換弁２００を図１０に示す。なお、上述した第１及び２の実施の形態に係る塗料用切換弁１０、１５０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００９８】
この第３の実施の形態に係る塗料用切換弁２００では、メインボディ２０２に形成されるパイロットポート２０４及びサブボディ２０６に形成される供給ポート２０８が、それぞれ環状に形成されていない点、メインボディ２０２とサブボディ２０６とが長尺のボルト２１０によって一体的に連結され、前記メインボディ２０２及びサブボディ２０６を含む塗料用切換弁２００がマニホールド２８に装着されない点で、第１及び第２の実施の形態に係る塗料用切換弁１０、１５０と相違している。
【００９９】
この塗料用切換弁２００では、メインボディ２０２の軸線方向に沿って貫通した貫通孔２１２が形成されると共に、前記メインボディ２０２の一端部側にはサブボディ２０６の一部が挿入されている。そして、サブボディ２０６におけるメインボディ１２の貫通孔２１２と対向する位置には、ねじが刻設されたねじ孔２１４が形成され、前記貫通孔２１２に挿通されたなボルト２１０が螺合されている。これにより、メインボディ１２とサブボディ２０６が一体的に連結されている。
【０１００】
また、シャフト２２を保持するガイドボディ２１６には、ピストン６２と対向する端面に環状溝を介して緩衝部材２１８が装着されている。緩衝部材２１８は、ゴム等の弾性材料から形成され、前記ガイドボディ２４の端面よりピストン６２側（矢印Ａ方向）に所定長だけ突出するように設けられている。
【０１０１】
これにより、パイロットポート２０４に供給されている圧力流体が停止し、ピストン６２が第１及び第２スプリング６８ａ、６８ｂの弾発力によってガイドボディ２１６側（矢印Ｂ方向）に向かって変位した際、前記ピストン６２が緩衝部材２１８に当接することにより、該ピストン６２が直接ガイドボディ２１６に接触することがなく、前記ピストン６２とガイドボディ２１６とが接触した際の衝撃が緩衝される。
【０１０２】
すなわち、第３の実施の形態に係る塗料用切換弁２００では、このような構成とすることにより、前記塗料用切換弁２００がマニホールド２８の内部に設けられていないため、メインボディ２０２の外周面に形成されたパイロットポート２０４に対して直接配管等を接続して図示しない圧力流体供給源から圧力流体を供給することができる。また、同様に、サブボディ２０６の外周面に形成された供給ポート２０８に対して直接配管等を接続して塗料供給源（図示せず）から塗料を供給することができる。このように、例えば、ノズル等の塗装装置及び流体通路３０に対して単一の塗料用切換弁２００を接続する場合に好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る塗料用切換弁の弁開状態の縦断面図である。
【図２】図１の塗料用切換弁の弁開状態を示す縦断面図である。
【図３】図１における弁体の着座部及び弁座部近傍を示す拡大縦断面図である。
【図４】図３における弁体が弁座部より離間した弁開状態を示す拡大縦断面図である。
【図５】図３の弁体の軸芯が所定角度傾斜した状態で弁座部に着座した状態を示す拡大縦断面図である。
【図６】弁体における着座部の変形例を示す弁体の着座部及び弁座部の拡大縦断面図である。
【図７】図１の塗料用切換弁をマニホールドより離脱させた状態を示す一部省略組み付け斜視図である。
【図８】複数の塗料用切換弁がマニホールドに装着された状態を示す一部省略縦断面図である。
【図９】第２の実施の形態に係る塗料用切換弁の縦断面図である。
【図１０】第３の実施の形態に係る塗料用切換弁の縦断面図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１０、１５０、２００…塗料用切換弁 １２、２０２…メインボディ
１６、２０８…供給ポート １８、２０６…サブボディ
２０…弁機構部 ２２、１５２…シャフト
２６…装着穴 ２８…マニホールド
３０…流体通路 ３４、３４ａ、３４ｂ…シール部材
３２、２０４…パイロットポート ３６…検出ポート
４６…リング部材 ５０…供給室
５２…弁座部 ５４…連通孔
６２…ピストン ６４…シャフト
６６、６６ａ…弁体 ７６…固定部材
８０…シリンダ室 ９６…ダイヤフラム部
９８、９８ａ…着座部 １０４…先端面
１５４…パッキン １６０…保持部材
２１０…ボルト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力流体を介して弁体を開閉することにより流体通路への塗料の供給・遮断の切り換えを行うことが可能な塗料用切換弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、導電性塗料に高電圧を印加して自動車等の車両における被塗装物に静電塗装を施す塗装システムが採用されている。このような塗装システムでは、塗料供給源から供給される塗料を、通路を通じて塗装ガン等の塗装装置へと供給して該塗装装置から前記被塗装物へと噴射している。そして、通常、前記塗料供給源と塗装装置との間の通路に塗料用切換弁を設け、該塗料用切換弁によって塗装装置へと供給される塗料の供給・遮断を行う。
【０００３】
このような塗料用切換弁は、ケーシングの下部側に流出通路を有するマニホールドが接続され、前記ケーシングの内部に設けられるピストンが、パイロットエアによって軸線方向に沿って変位し、該ピストンに連結された弁軸が一体的に変位する。前記弁軸の下端部には樹脂製材料等からなる弁部が設けられ、前記弁部が、ケーシングの下部に形成され、マニホールドの流出通路と連通する弁座部材に着座可能に設けられている。そして、ケーシングの側面に形成された流入口からケーシングの内部に塗料が流入した際、弁部が弁座部材より離間することにより、弁座部材の流出口を通じて塗料がマニホールドの流出通路へと流通する（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２４３０６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、このような塗料用切換弁を通じて供給される塗料によって塗装される自動車等の被塗装物は、一般的に、種々の異なる塗色が設定されている。そのため、前記被塗装物を種々の異なる塗色で塗装を行う場合には、異なる塗色に対応する複数の塗料供給部、該塗料供給部に接続される流出通路、塗料用切換弁及び塗装装置を設定された塗色数だけそれぞれ設け、前記被塗装物に対する所望の塗色の塗料を、塗料供給部から必要に応じて塗料用切換弁を通じて塗装装置へと供給し、前記被塗装物を所望の異なる塗色にそれぞれ塗装している。
【０００６】
しかしながら、上述した塗装システムでは、被塗装物に設定された種々の異なる塗色に対応した数量だけ塗料用切換弁、通路及び塗装装置等が必要となるため、前記塗装システムにおける設備コストが増大すると共に、広大な設置スペースを要するという問題がある。
【０００７】
そのため、近年、このような塗装システムの設備コストの抑制及び構成の簡素化を目的として、塗料が流通する単一の流出通路を有するマニホールドに複数の塗料用切換弁を設けると共に、前記流出通路に接続される単一の塗装装置を設けることにより、前記流出通路と塗装装置とを異なる塗色の塗料を流通・噴射させる際に共用して利用する塗装システムが採用されている。
【０００８】
この塗装システムでは、複数の塗料用切換弁のうちのいずれか一個のみを弁開状態とすることにより、所望の塗色を有する塗料のみを前記塗料用切換弁から流出通路を通じて塗装装置へと供給し、塗装装置より噴射される塗料によって被塗装物を所望の塗色に塗装している。
【０００９】
しかしながら、異なる塗色からなる複数の塗料を、単一の流出通路及び塗装装置に供給するため、別の塗色の塗料を新たに流出通路及び塗装装置に供給して塗装する場合には、先の塗料が流出通路及び塗装装置に残存しているため前記塗料を洗浄等によって完全に除去しておく必要がある。
【００１０】
例えば、このような塗装システムに、特許文献１に係る従来技術を適用した場合には、塗料用切換弁における弁部を弁座部材に着座させた際に、前記弁座部材に着座した弁部と流出通路とが所定間隔離間しているため、前記弁座部材の流出口の内部に塗料が残存しやすいという問題がある。そのため、流出通路及び塗装装置の内部の洗浄を行う場合に、前記流出口の内部に残存した塗料を完全に除去することが困難であり、他の塗料用切換弁を通じて流出通路に別の異なる塗色の塗料を供給した際に、前記塗料と残存している塗料とが混合してしまうことが懸念される。
【００１１】
本発明は、前記の種々の問題等を考慮してなされたものであり、弁体が弁座部に着座した際の塗料の液だまり及び液漏れを確実に防止することが可能な塗料用切換弁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】
【００１２】
前記の目的を達成するために、本発明は、流体通路に供給される塗料の供給状態を切り換える塗料用切換弁において、
前記流体通路に接続され、前記塗料が供給されるポートを有するバルブボディと、
前記バルブボディに供給される圧力流体の作用下に該バルブボディの内部に軸線方向に沿って変位自在に設けられるピストンと、
前記バルブボディによって軸線方向に沿って支持され、且つ、前記ピストンに連結されるシャフトと、
前記バルブボディに形成され、前記流体通路と連通する弁座部と、
前記シャフトの端部に連結され、前記弁座部に着座する着座面が略球面状に形成される弁体と、
を備え、
前記弁座部は、前記弁体の着座面と対向する側面が該着座面に対応して略球面状に窪んで形成されることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、弁体における着座面を略球面状に形成すると共に、前記弁体が着座する弁座部の側面を、該弁体の着座面に対応させて略球面状に窪ませている。
【００１４】
従って、ピストンが圧力流体の作用下にシャフトと一体的に軸線方向に沿って変位し、前記シャフトに連結された弁体が弁座部に着座した際に、弁体における着座面及び弁座部がそれぞれ略球面状に形成されているため、前記着座面と弁座部とを互いに略球面同士で密着させることができる。このため、弁体と弁座部とが常に好適に密着した状態となり、前記弁体によって弁座部を確実にシールすることができ、弁体による弁座部のシール性を向上させることができる。
【００１５】
また、弁体における着座面と弁座部とがそれぞれ略球面状に形成されているため、前記弁体と弁座部との間でその接触作用下に生じる偏摩耗を抑制することができ、前記弁体及び弁座部の耐久性を向上させることができる。
【００１６】
さらに、シャフトをバルブボディの孔部に挿通し、前記シャフトの外周面と前記孔部との間に所定間隔のクリアランスを形成すると共に、前記弁座部を前記流体通路に向かって徐々に縮径するテーパ状に形成するとよい。
【００１７】
すなわち、例えば、寸法ばらつき等の理由によって弁体及びシャフトがバルブボディの軸線に対して半径方向に若干傾斜している場合に弁体を弁座部に着座しようとした際には、前記弁体がテーパ状に形成された弁座部に沿って該弁座部の略中央へと滑りながら変位する。そのため、バルブボディの軸線に対するシャフト及び弁体の軸線の相対的な傾斜角度が小さくなるように、前記弁体が前記弁座部によって半強制的に揺動変位する。
【００１８】
これにより、前記弁座部に着座する際のシャフト及び弁体の揺動変位が、前記シャフトとバルブボディとの間に形成されたクリアランスによって好適に吸収され、前記弁体を弁座部に対して確実且つ好適に着座させることができる。
【００１９】
さらにまた、弁体には、弁座部を介して前記流体通路と対向し、略水平な平面状の端面を形成するとよい。これにより、弁体が弁座部に着座して弁閉状態となった際に、弁座部から流体通路へと流通していた塗料が、前記端面と流体通路との間に液だまりとして滞留することを抑制することができると共に、前記流体通路を塗料が流通する際に、前記弁体の端面が流路抵抗となることがない。
【００２０】
またさらに、シャフトの外周面には、バルブボディによって支持される部位に潤滑剤が充填される溝部を備えるとよい。これにより、シャフトがバルブボディに沿って軸線方向に変位する際、溝部に満たされた潤滑剤によってシャフトとバルブボディとの間の摺動抵抗を軽減して円滑に変位させることができる。そのため、シャフトが変位する際の磨耗が軽減され、前記シャフトの耐久性を向上することができる。
【００２１】
さらにまた、弁体は、半径外方向に拡径した薄肉状のスカートを有して該スカートの外縁部が前記バルブボディに固定されるダイヤフラム部を備え、
前記弁体が連結されるシャフトには、前記ダイヤフラム部と対向する位置に該ダイヤフラム部を保護する保護部材を設けるとよい。これにより、弁体が軸線方向に沿って変位した際に、前記弁体における薄肉状のスカートが保護部材に当接することにより、前記スカートに対する衝撃が緩衝される。そのため、スカートを含むダイヤフラム部の耐久性を向上させることができる。
【００２２】
またさらに、バルブボディの外周面に、ポートを囲繞する一組のシール部材が装着される装着溝を形成し、前記装着溝の前記ポートと対向する一方の壁部を開口するように形成するとよい。これにより、例えば、塗料用切換弁に供給されている塗料を別の塗色の塗料へと色替えを行うためにバルブボディの内部を洗浄する際、残存した塗料をポートに対向するように開口した壁部を介して装着溝の内部を確実且つ好適に洗浄することができる。
【００２３】
そのため、シール部材が装着された装着溝の内部に残存した塗料を、洗浄によって確実且つ好適に除去することができる。その結果、バルブボディ内の塗料の洗浄が完了した塗料用切換弁に、別の塗色からなる塗料を供給した際に、残存している塗料と異なる塗色からなる塗料との混合を阻止することできる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００２５】
すなわち、弁体の着座面を略球面状に形成すると共に、前記弁体が着座する弁座部の側面を前記着座面に対応させて略球面状に窪んで形成させることにより、弁体が弁座部に着座した際に、前記着座面と弁座部とを互いに略球面同士で密着させることができる。そのため、弁体と弁座部とが常に好適に密着した状態となり、前記弁体によって弁座部を確実にシールすることにより、弁体による弁座部のシール性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明に係る塗料用切換弁について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００２７】
図１において、参照符号１０は、本発明の第１の実施の形態に係る塗料用切換弁を示す。
【００２８】
この塗料用切換弁１０は、図１及び図２に示されるように、略円筒状に形成されるメインボディ（バルブボディ）１２と、前記メインボディ１２の開口した一端部側に連結され、塗料等の圧力流体が供給される供給ポート（ポート）１６を有するサブボディ（バルブボディ）１８と、前記メインボディ１２とサブボディ１８の内部を軸線方向に沿って変位する弁機構部２０と、前記メインボディ１２の内部に設けられ、前記弁機構部２０のシャフト２２を軸線方向に向かって支持するガイドボディ（バルブボディ）２４とからなる。なお、塗料用切換弁１０は、図７及び図８に示されるように、複数（例えば、３個）の装着穴２６を介してマニホールド２８に装着されると共に、塗料が流通する流体通路３０に対してサブボディ１８が対向するように接続された状態にある（図８参照）。
【００２９】
メインボディ１２の一端部には、その内周面にねじが刻設され、サブボディ１８の一部が螺合されている。
【００３０】
また、メインボディ１２の外周面には、図示しない圧力流体供給源に接続されるパイロットポート３２が形成され、前記パイロットポート３２からパイロットエアとなる圧力流体（例えば、圧縮エア）がメインボディ１２の内部に供給される。そして、メインボディ１２の外周面には、パイロットポート３２から軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って所定間隔離間して一組のシール部材３４が装着されている。これにより、塗料用切換弁１０がマニホールド２８に装着された際、環状のシール部材３４がマニホールド２８の装着穴２６の内壁面に当接してパイロットポート３２に供給される圧力流体の気密が保持される。
【００３１】
さらに、メインボディ１２の外周面には、前記パイロットポート３２からメインボディ１２の軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って所定間隔離間して、該メインボディ１２の内部と連通する検出ポート３６が形成されている。この検出ポート３６には、配管等を介して図示しない検出センサ（例えば、圧力センサ）が接続され、前記検出センサによって塗料用切換弁１０におけるメインボディ１２の内部からの圧力流体の漏出を検出することができる。なお、パイロットポート３２及び検出ポート３６は、メインボディ１２の外周面に沿ってそれぞれ環状に形成されている。
【００３２】
一方、メインボディ１２の他端部には、一端部側より半径内方向に縮径した縮径部３８が形成され、該縮径部３８の略中央部には挿通孔４０が形成されると共に、前記縮径部３８の外周面にはねじが刻設されている。
【００３３】
また、マニホールド２８の装着穴２６に塗料用切換弁１０が挿入された際、該装着穴２６の開口部２６ａに形成されたねじ部４４にリング部材４６が螺合される。すなわち、リング部材４６が螺回されてサブボディ１８側（矢印Ｂ方向）に変位することにより、該リング部材４６によってメインボディ１２の他端部が押えられ、前記メインボディ１２を含む塗料用切換弁１０が、マニホールド２８の装着穴２６の内部に固定される。このリング部材４６には、軸線方向に沿って貫通した複数の治具用孔４８が周方向に沿って所定間隔離間して形成されている。
【００３４】
サブボディ１８の供給ポート１６は、該サブボディ１８の外周面に沿って環状に形成され、前記供給ポート１６はサブボディ１８の内部に形成される供給室５０に連通している。そして、サブボディ１８の外周面には、供給ポート１６の軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿った両側に一組のシール部材３４ａ、３４ｂが装着されている。これにより、塗料用切換弁１０がマニホールド２８に装着された際、前記シール部材３４ａ、３４ｂがマニホールド２８の装着穴２６の内壁面に当接して供給ポート１６の気密が保持される。
【００３５】
すなわち、マニホールド２８の内部に形成される図示しない通路を通じて供給ポート１６へと塗料が供給された際に、該塗料がサブボディ１８とマニホールド２８の装着穴２６との間より漏出することがない。
【００３６】
また、このシール部材３４ａ、３４ｂが装着される一組の装着溝４２ａ、４２ｂは、サブボディ１８の軸線と略直交し、供給ポート１６から離間した一側面側が、マニホールド２８の装着穴２６に当接して閉塞されるように形成されると共に、反対に、前記供給ポート１６に臨む他側面側に形成される壁部５１が、マニホールド２８の装着穴２６より所定間隔離間して開口するように形成されている。
【００３７】
このように、装着溝４２の供給ポート１６側を開口するように形成することにより、例えば、塗料用切換弁１０に供給されている塗料を別の塗色の塗料へと色替えを行う際に、サブボディ１８の供給ポート１６及び供給室５０の内部を洗浄する。
【００３８】
その場合に、従来の塗料用切換弁においては、このようなシール部材が装着される溝部の壁部がマニホールドの内壁面に当接するように形成されている。そのため、前記溝部の壁部とマニホールドとの間の隙間を通じて溝部の内部に入り込んだ塗料を、洗浄によって確実に取り除くことが困難である。その結果、ケーシング内における塗料の洗浄が完了した塗料用切換弁に、別の塗色からなる塗料を供給した際に異なる塗色からなる塗料同士が混合することが懸念される。
【００３９】
しかしながら、本発明においては、装着溝４２ａ、４２ｂに装着されたシール部材３４ａ、３４ｂと供給ポート１６との間に液だまりが生じた際においても、供給ポート１６と対向する前記装着溝４２ａ、４２ｂの壁部５１が開口しているため、洗浄を行う洗浄液が前記装着溝４２ａ、４２ｂの内部まで入り込むことにより滞留している塗料を確実且つ好適に除去することができる。そのため、サブボディ１８内における塗料の洗浄が完了した塗料用切換弁１０に、別の塗色からなる塗料を供給した際に前の塗料が残存していないため、異なる塗色からなる塗料同士が混合することがない。
【００４０】
さらに、サブボディ１８の内部には、供給室５０より離間する方向（矢印Ｂ方向）に向かって徐々に縮径し、弁機構部２０の弁体６６が着座する弁座部５２が形成されている。この弁座部５２は、図３及び図４に示されるように、前記弁体６６と対向してその表面が凹状となる略球面状に形成されている。そして、サブボディ１８に接続され、弁座部５２に臨む流体通路３０の内壁面には、前記弁座部５２と連通する連通孔５４が形成されている。これにより、弁体６６が弁座部５２より離間した弁開状態（図４参照）では、サブボディ１８における供給ポート１６及び供給室５０と流体通路３０とが連通した状態となる（図２及び図４参照）。
【００４１】
なお、サブボディ１８における流体通路３０との接続面５６には、環状溝を介してシール部材３４が装着されているため、連通孔５４を介してサブボディ１８から流体通路３０へと流通する塗料が外部に漏出することが防止される。
【００４２】
ガイドボディ２４は、図１及び図２に示されるように、その外周面がメインボディ１２の内周面と対向するように設けられ、メインボディ１２の一端部とサブボディ１８との間に一部が挟持されることによりメインボディ１２及びサブボディ１８に対して固定されている。
【００４３】
ガイドボディ２４の外周面とメインボディ１２の内壁面との間には、所定間隔のクリアランスが形成されると共に、前記外周面の環状溝を介してシール部材３４が装着され、該シール部材３４によって前記ガイドボディ２４とメインボディ１２との間の気密が保持される。また、ガイドボディ２４の内周面には、弁機構部２０のシャフト２２が挿通されるシャフト孔（孔部）５８が形成されている。シャフト２２の外周面と前記シャフト孔５８の内周面との間には、所定間隔離間したクリアランスが形成されている。
【００４４】
さらに、ガイドボディ２４には、その軸線と略直交してサブボディ１８の検出ポート３６と対向する位置に連通路６０が形成されている。この連通路６０は、ガイドボディ２４の周方向に沿って環状に形成されると共に、前記検出ポート３６とガイドボディ２４の内部とを連通している。
【００４５】
弁機構部２０は、メインボディ１２の内部に軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って変位自在に配設されるピストン６２と、前記ピストン６２に連結されるシャフト２２と、前記シャフト２２の端部に連結される弁体６６と、前記ピストン６２とメインボディ１２との間に介装される第１及び第２スプリング６８ａ、６８ｂとからなる。なお、第１及び第２スプリング６８ａ、６８ｂは、メインボディ１２の他端部側の内壁面とピストン６２の凹部６２ａとの間に設けられ、前記第１及び第２スプリング６８ａ、６８ｂの弾発力が、前記ピストン６２をガイドボディ２４側（矢印Ｂ方向）に向かって付勢している。
【００４６】
この第１スプリング６８ａは、シャフト２２に近接した前記凹部６２ａの半径内方向に配設されると共に、該第１スプリング６８ａの半径外方向に第２スプリング６８ｂが配設されている。
【００４７】
ピストン６２は、略中央部に形成された貫通孔７０を介してシャフト２２に挿通され、該シャフト２２の段部７２に係止されると共に、該ピストン６２が挿通された後にシャフト２２の一端部に形成されたねじ部７４に円柱状の固定部材７６を螺合することにより、前記ピストン６２がシャフト２２に対して一体的に固定される。
【００４８】
この固定部材７６の外周径は、メインボディ１２の挿通孔４０の直径より小さく形成され、弁機構部２０が弁座部５２より離間した弁開状態では、図２に示されるように、前記固定部材７６の端面が挿通孔４０に挿通されてメインボディ１２の外壁面より矢印Ａ方向に所定長だけ突出すると共に、前記弁機構部２０が弁閉状態の場合には、図１に示されるように、挿通孔４０に挿通されて固定部材７６の端面がメインボディ１２の外壁面より突出することがない。
【００４９】
すなわち、この固定部材７６は、該固定部材７６のメインボディ１２の外壁面に対する端面の変位位置を確認することにより、弁機構部２０による弁開・弁閉状態を簡便に視認することが可能な切換表示機構としての機能も備えている。
【００５０】
一方、ピストン６２の外周面には、環状溝を介して断面略Ｖ字状の弾性材料からなるピストンパッキン７８が装着され、該ピストンパッキン７８がメインボディ１２の内周面に摺動しながらピストン６２が軸線方向に沿って変位する。このため、ピストン６２、ガイドボディ２４及びメインボディ１２の内周面によって形成されるシリンダ室８０の内部の気密が、前記ピストンパッキン７８によって確実に保持される。すなわち、パイロットポート３２からシリンダ室８０に供給される圧力流体が外部に漏出することがなく、前記シリンダ室８０の内部で保持される。
【００５１】
ガイドボディ２４に保持されるシャフト２２の本体部２２ａには、その外周面にグリス等の潤滑剤が充填される充填溝８２が所定深さだけ窪んで形成されると共に、前記充填溝８２から軸線方向に沿って所定間隔離間して環状のシャフトシール８４が装着されている。すなわち、シャフト２２がシャフト孔５８に沿って軸線方向に変位する際に、充填溝８２に満たされた潤滑剤によってシャフト２２とシャフト孔５８との間の摺動抵抗を軽減して円滑に変位させることができる。これにより、シャフト２２が変位する際の磨耗が軽減されるため、前記シャフト２２の耐久性を向上することができる。また、シャフトシール８４によってシャフト２２とシャフト孔５８との間の気密を保持することができる。
【００５２】
換言すると、シャフト２２の外周面とシャフト孔５８の内周面との間には若干のクリアランスが形成されているため、前記シャフト２２とシャフト孔５８とは基本的にシャフトシール８４を介してのみ接触していることとなる。
【００５３】
シャフト２２の他端部はサブボディ１８の内部に配設され、前記本体部２２ａより半径外方向に拡径した環状のフランジ部８６が形成されている。そして、弁体６６と対向するフランジ部８６の端面には、環状溝を介して樹脂製材料からなる弾性部材８８が装着されている。すなわち、弁体６６のダイヤフラム部９６が当接するシャフト２２のフランジ部８６に弾性部材８８を装着することにより、樹脂製材料からなるダイヤフラム部９６に対するシャフト２２からの負荷を軽減することができる。その結果、弁体６６におけるダイヤフラム部９６の耐久性を向上させることができる。
【００５４】
弁体６６は樹脂製材料から略円柱状に形成され、その一端部側に形成されるねじ穴９０にはシャフト２２の螺合部９２が螺合されている。この弁体６６の一端部には、半径外方向に延在して外縁部９４がサブボディ１８に固定されるダイヤフラム部９６が形成されると共に、他端部側には、サブボディ１８の弁座部５２に着座する着座部９８が形成されている。
【００５５】
ダイヤフラム部９６は、弁体６６の一端部と外縁部９４との間に薄膜状のスカート１００が形成され、前記スカート１００がシャフト２２に装着された弾性部材８８に当接している。そして、このスカート１００が、前記弁体６６の軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿った変位作用下に外縁部９４との接続部位を支点として撓曲する。前記外縁部９４は、サブボディ１８の内部に設けられる円筒状の押え部材１０２と前記サブボディ１８との間に挟持されている。
【００５６】
すなわち、ダイヤフラム部９６によってメインボディ１２の内部とサブボディ１８における供給室５０の内部との連通を遮断しているため、供給ポート１６から供給室５０に供給された塗料が、弁体６６のダイヤフラム部９６によってメインボディ１２及びガイドボディ２４の内部に浸入することが防止される。
【００５７】
換言すると、何らかの原因でダイヤフラム部９６に不具合が生じ、サブボディ１８の内部に供給されている塗料がガイドボディ２４の内部に浸入した場合には、前記ガイドボディ２４の内部の圧力が上昇するため、連通路６０及び検出ポート３６を通じて検出センサ（図示せず）によって圧力上昇が検知され、前記塗料の漏出を確認することができる。
【００５８】
また、弁体６６の着座部９８は、図３及び図４に示されるように、弁座部５２に着座して当接する先端部の外周面が略球面状に形成されている。なお、略球面状に形成される着座部９８の半径Ｒ１は、略球面状に形成される弁座部５２の表面の半径Ｒ２と略同等（Ｒ１≒Ｒ２）となるように形成されている。そのため、前記弁体６６の着座部９８が略球面状に形成された弁座部５２に着座した際、前記着座部９８の外周面と弁座部５２の表面とを密着した状態とすることができる（図３参照）。
【００５９】
さらに、着座部９８は、流体通路３０の連通孔５４に臨む先端面１０４が略水平な平面状に形成され、前記先端面１０４は、図３に示されるように、弁体６６が弁座部５２に着座して弁閉状態となった際に、サブボディ１８における流体通路３０との接続面５６と略同一平面となるように設けられている。
【００６０】
なお、着座部９８は、上述したように先端面１０４が略水平な平面状に形成されると共に、その外周面が略球面状に形成される場合に限定されるものではなく、図６に示されるように着座部９８ａの全体を略球状に形成するようにしてもよい。これにより、前記弁体６６を略球面状に形成された弁座部５２に対して好適に着座させてシールすることが可能となる。
【００６１】
本発明の第１の実施の形態に係る塗料用切換弁１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００６２】
先ず、マニホールド２８に対して塗料用切換弁１０を組み付ける場合について説明する。図７に示されるように、マニホールド２８の装着穴２６に対して塗料用切換弁１０とリング部材４６が離脱された状態から、該塗料用切換弁１０を弁体６６が下方となるように装着穴２６の内部に挿入する。そして、リング部材４６を装着穴２６の開口部２６ａより挿入して、該装着穴２６に形成されたねじ部４４にリング部材４６を螺合させる。最後に、リング部材４６の上面に形成された４個の治具用孔４８に図示しない治具を挿入し、該治具を介してリング部材４６を回転させることにより、前記リング部材４６を塗料用切換弁１０に向かって（矢印Ｂ方向）変位させ、図１及び図２に示されるように、該リング部材４６をメインボディ１２の上面に当接させることにより塗料用切換弁１０をマニホールド２８に一体的に装着する。
【００６３】
また、反対に、マニホールド２８に装着された塗料用切換弁１０を装着穴２６より離脱させる場合には、図示しない治具によってリング部材４６を前記とは反対方向に回転させることにより、該リング部材４６をメインボディ１２より離間する方向（矢印Ａ方向）に変位させる。そして、前記リング部材４６を装着穴２６より離脱させた後に、該装着穴２６から塗料用切換弁１０を簡便に取り出すことができる。
【００６４】
このように、塗料用切換弁１０をマニホールド２８の装着穴２６に固定しているリング部材４６を脱着することにより、塗料用切換弁１０をマニホールド２８に対して簡便に装着・離脱することができる。そのため、塗料用切換弁１０をマニホールド２８に対して交換する等のメンテナンス作業時における効率を向上させることができる。
【００６５】
次に、このようにマニホールド２８に装着された塗料用切換弁１０の動作並びに作用効果について説明する。なお、図１に示す供給ポート１６から供給室５０内に供給された塗料が、弁座部５２に着座した弁体６６によって流体通路３０への流通が遮断されている状態を初期状態として説明する。
【００６６】
先ず、図示しない圧力流体供給源からパイロットポート３２へと圧力流体（例えば、圧縮エア）が供給されることにより、前記パイロットポート３２に供給された圧力流体がシリンダ室８０に導入され、ピストン６２が第１及び第２スプリング６８ａ、６８ｂの弾発力に抗してガイドボディ２４から離間する方向（矢印Ａ方向）に変位する。
【００６７】
そして、図２に示されるように、ピストン６２に連結されたシャフト２２が変位して弁体６６が弁座部５２より離間し、図示しない塗料供給源から供給ポート１６に供給されていた塗料が、供給室５０から弁座部５２と弁体６６との間を流通して連通孔５４より流体通路３０へと供給される。この流体通路３０に供給された塗料が、該流体通路３０に接続された図示しないノズルから噴射され、例えば、自動車等の車両のボディの塗装が行われる。
【００６８】
一方、反対に、前記流体通路３０への塗料の供給を停止する場合には、図示しない圧力流体供給源からパイロットポート３２へと供給されている圧力流体の供給を停止する。これにより、ピストン６２が第１及び第２スプリング６８ａ、６８ｂの弾発力によってガイドボディ２４側（矢印Ｂ方向）に向かって押圧され、該ピストン６２の変位に伴ってシャフト２２が一体的に矢印Ｂ方向に変位する。そのため、シャフト２２に連結された弁体６６が、サブボディ１８の弁座部５２に着座して塗料用切換弁１０における供給ポート１６と流体通路３０との連通状態が遮断される。その結果、供給ポート１６に供給されている塗料が、弁体６６によって流体通路３０へと流通することが阻止され、該流体通路３０への塗料の流通が停止した初期状態となる。
【００６９】
この際、サブボディ１８における弁座部５２の表面が、凹状に窪んだ略球面状に形成されると共に、弁体６６における着座部９８の外周面が略球面状に形成されているため、前記弁体６６と弁座部５２とが互いに略球面同士で密着して着座している。このため、弁体６６と弁座部５２とが常に好適に密着した状態となり、前記弁体６６によって弁座部５２が確実にシールすることができる。その結果、弁体６６による弁座部５２のシール性を向上させることができるため、塗料の連通状態を確実に遮断することが可能となる。
【００７０】
また、弁体６６における着座部９８の外周面が略球面状に形成されているため、前記弁体６６と弁座部５２との間でその接触作用下に生じる偏摩耗を抑制することができ、前記弁体６６及び弁座部５２の耐久性を向上させることができる。
【００７１】
一方、弁体６６を含む弁機構部２０における構成部品の寸法ばらつき等の理由によって、図５に示されるように、シャフト２２及び弁体６６の軸線Ｄ１が、弁座部５２を含むサブボディ１８の軸線Ｄ２に対して半径方向に若干傾いた軸芯ずれが生じることがある。このような場合に従来の塗料用切換弁では、弁部を軸線方向に沿って変位させて弁座部材に着座させた際に、前記弁部の軸芯のずれに起因して前記弁部と弁座部材との間に若干の隙間が生じてしまう。そのため、前記弁部による弁座部材へのシール性が不安定となり、前記隙間を通じて塗料が漏出することが懸念される。
【００７２】
しかしながら、本発明の塗料用切換弁１０においては、弁体６６が連結されるシャフト２２が、ガイドボディ２４のシャフト孔５８に対して半径方向にクリアランスを介して支持されているため、該シャフト２２が半径方向に若干だけ揺動変位することが可能である。また同時に、前記シャフト２２の端部に連結されたピストン６２とメインボディ１２の内壁面との間にも半径方向にクリアランスが設けられ、ピストンパッキン７８がメインボディ１２の内壁面に当接することにより支持されている。
【００７３】
すなわち、半径方向に軸芯ずれが生じた弁体６６を含むシャフト２２が弁座部５２に着座しようとした場合には、該弁座部５２が連通孔５４に向かって徐々に縮径するテーパ状に形成されているため、前記弁体６６及びシャフト２２が略球面状に形成された着座部９８の中心Ｅ（図３及び図４参照）を支点として揺動し、且つ、テーパ状の弁座部５２に沿って徐々に連通孔５４と対向する該弁座部５２の略中央に向かって滑りながら変位する。換言すると、弁座部５２を含むサブボディ１８の軸線に対するシャフト２２の軸線の相対的な傾斜角度が小さくなるように、前記シャフト２２がテーパ状の弁座部５２によって半強制的に揺動変位している。
【００７４】
このように、前記弁座部５２に着座する際のシャフト２２の揺動変位が、前記シャフト２２とガイドボディ２４との間に形成されたクリアランス、ピストン６２とメインボディ１２の内壁面との間に形成されたクリアランス、前記弁体６６の端部に形成された薄肉状のダイヤフラム部９６及び弾性部材８８によって好適に吸収される。その結果、メインボディ１２及びサブボディ１８の軸線に対してシャフト２２及び弁体６６の軸芯のずれが生じた場合にも、前記軸芯ずれが生じた弁体６６を揺動変位させることにより、確実且つ好適に該弁体６６を弁座部５２に着座させることができる。
【００７５】
また、その際、弁体６６における着座部９８及び弁座部５２がそれぞれ略球面状に形成されているため、前記弁体６６が弁座部５２に着座する際にその軸芯が半径方向に若干ずれた場合においても、前記着座部９８の外周面を弁座部５２の表面に対して常に密着した状態で着座させることができる。そのため、前記弁体６６によって常に安定したシール性が得られる。
【００７６】
さらにまた、弁体６６における着座部９８の先端面１０４を略水平形状とすると共に、前記弁体６６が弁座部５２に着座した際に、前記先端面１０４がサブボディ１８の接続面５６と略同一面となるように形成している。すなわち、サブボディ１８の弁座部５２から連通孔５４へと流通する塗料が、該連通孔５４と先端面１０４との間に液だまりとして滞留することを防止することができると共に、この塗料用切換弁１０が設けられた流体通路３０の上流側から該流体通路３０を流通してきた塗料が、前記連通孔５４と弁体６６の先端面１０４との間に留まることを抑制できる。
【００７７】
またさらに、流体通路３０を流通する塗料が触れる弁体６６の先端面１０４を平面状に形成することにより、前記弁体６６が塗料が流通する際の流路抵抗となることが防止される。その結果、塗料用切換弁１０における弁体６６の着座部９８と流体通路３０の連通孔５４との間に生じる塗料の液だまりを抑制することが可能となる。
【００７８】
次に、図８に示されるマニホールド２８に複数（例えば、３個）の第１〜第３塗料用切換弁１０ａ〜１０ｃが略並列に装着された場合について説明する。なお、マニホールド２８に３個設けられた第１〜第３塗料用切換弁１０ａ〜１０ｃは、その内で最も左側となる装着穴２６に設けられた第１塗料用切換弁１０ａが弁開状態にあり、残りの第２及び第３塗料用切換弁１０ｂ、１０ｃが弁閉状態にある。
【００７９】
先ず、図示しない塗料供給源から塗料が第１塗料用切換弁１０ａを通じて流体通路３０に供給される。この際、第２及び第３塗料用切換弁１０ｂ、１０ｃはそれぞれ弁閉状態であるため、前記流体通路３０を流通する塗料が、前記第２及び第３塗料切換弁１０ｂ、１０ｃの内部に浸入することがない。
【００８０】
また、塗料が流通する流体通路３０の内壁面と第２及び第３塗料用切換弁１０ｂ、１０ｃにおける弁体６６の先端面１０４との間の段差が少ないため、前記塗料が流通する際の流路抵抗になることがないと共に、該流体通路３０に形成された連通孔５４と先端面１０４との間に塗料の液だまりが生じることが抑制される。
【００８１】
そして、第１塗料用切換弁１０ａから流体通路３０へと供給された塗料が、該流体通路３０に接続されたノズル（図示せず）から噴射され、被塗装物となる車両のボディが所望の塗色によって塗装される。
【００８２】
次に、第１塗料用切換弁１０に供給されている塗料とは異なる別の塗色からなる塗料をボディに塗装する場合について説明する。この場合には、第１塗料用切換弁１０ａを弁閉状態とし、該第１塗料用切換弁１０ａを通じて流体通路３０へと供給されていた塗料の供給を遮断する。そして、この流体通路３０には、第１塗料用切換弁１０ａから供給されていた塗料が付着しているため、該流体通路３０の内部の洗浄を行う。なお、この場合には、第１〜第３塗料用切換弁１０ａ〜１０ｃは、全て弁閉状態にある。
【００８３】
その際、第１〜第３塗料用切換弁１０ａ〜１０ｃにおける弁体６６の先端面１０４が略平面状に形成され、且つ、前記先端面１０４と流体通路３０の内壁面との間の離間距離が小さくなるように形成されているため、前記弁体６６の先端面１０４と流体通路３０との間に生じる塗料の液だまりが抑制される。これにより、流体通路３０の内部の洗浄を行う際に、前記弁体６６と流体通路３０との間の塗料の液だまりを、例えば、洗浄液によって簡便且つ好適に除去することができる。
【００８４】
その結果、第１塗料用切換弁１０ａより供給されていた塗料が、流体通路３０の内部に残存することを防止することができるため、第２又は第３塗料用切換弁１０ｂ、１０ｃから前記塗料と異なる別の塗色の塗料を流体通路３０へと供給した際に塗色の異なる塗料同士が混合することが阻止される。
【００８５】
そして、このように流体通路３０の内部の塗料が洗浄された後、例えば、第２塗料用切換弁１０ｂを圧力流体の供給作用下に弁開状態とすることにより、前記第２塗料用切換弁１０ｂの弁体６６が弁座部５２より離間して、供給ポート１６から連通孔５４を通じて流体通路３０に前記とは異なる塗色の塗料が供給される。なお、この場合、第１及び第３塗料用切換弁１０ａ、１０ｃは、それぞれ弁閉状態にある。
【００８６】
このように、複数の第１〜第３塗料用切換弁１０ａ〜１０ｃをマニホールド２８に対して一体的に設け、それぞれ異なる別の塗色の塗料が蓄えられた塗料供給部に接続された第１〜第３塗料用切換弁１０ａ〜１０ｃを任意に切り換えることにより、複数の塗色からなる塗料を別個独立して単一の流体通路３０から図示しないノズルへとそれぞれ供給することが可能となる。これにより、複数の塗色からなる塗料毎に設けられていた複数の流体通路及びノズル等の塗装装置が不要となり、設備コストの低減及び設置スペースの省スペース化を図ることができる。
【００８７】
また、第１〜第３塗料用切換弁１０ａ〜１０ｃにおける弁体６６と流体通路３０の連通孔５４との間に生じる液だまりを抑制することができるため、前記流体通路３０の内部に残存している塗料を確実且つ簡便に洗浄して除去することができる。そのため、塗色の異なる塗料同士が流体通路３０内で混合することを阻止できると共に、前記流体通路３０内に残存している塗料を確実に除去するために該流体通路３０の洗浄回数を増大させるという煩雑な作業が不要となる。
【００８８】
次に、第２の実施の形態に係る塗料用切換弁１５０を図９に示す。なお、上述した第１の実施の形態に係る塗料用切換弁１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００８９】
この第２の実施の形態に係る塗料用切換弁１５０では、着座部９８をシャフト１５２と一体的に形成すると共に、該シャフト１５２の外周面をサブボディ１８の内部に設けられたパッキン１５４によって囲繞して供給室５０の内部の気密を保持している点で、第１の実施の形態に係る塗料用切換弁１０と相違している。
【００９０】
この塗料用切換弁１５０は、シャフト１５２がステンレス鋼等の金属製材料から形成され、その外周面にはグリス等の潤滑剤が充填される充填溝１５６ａ、１５６ｂが所定間隔離間して一組形成されると共に、前記充填溝１５６ａ、１５６ｂよりそれぞれ所定間隔離間して一組のシャフトシール１５８ａ、１５８ｂが装着されている。
【００９１】
一方の充填溝１５６ａ及びシャフトシール１５８ａは、ガイドボディ２４におけるシャフト孔５８と対向する位置に設けられると共に、他方の充填溝１５６ｂ及びシャフトシール１５８ｂが、サブボディ１８の内部に設けられた円筒状の保持部材１６０の保持孔１６２と対向する位置に設けられている。
【００９２】
そして、この保持部材１６０の端面とサブボディ１８との間に、シャフト１５２の外周面を囲繞するパッキン１５４が装着されている。また、前記パッキン１５４の外周面には、環状のシール部材１５５が配設されている。
【００９３】
すなわち、第２の実施の形態に係る塗料用切換弁１５０では、このような構成とすることにより、ピストン６２の軸線方向に沿った変位作用下にシャフト１５２が一体的に変位し、該シャフト１５２の端部に形成された着座部９８が、サブボディ１８の弁座部５２に着座・離間することにより、塗料が流通する流体通路３０との連通状態を切り換えている。その際、塗料が供給されるサブボディ１８の供給室５０の気密が、前記サブボディ１８の内周面に装着されてシャフト１５２の外周面を囲繞するパッキン１５４によって確実に保持されている。
【００９４】
さらに、シャフト１５２が半径方向へ若干変位した場合においても、該シャフト１５２の外周面を囲繞するパッキン１５４及び該パッキンを囲繞するシール部材１５５によって吸収することができる。
【００９５】
このように、塗料用切換弁１５０では、着座部９８を有するシャフト１５２を金属製材料によって一体的に形成することができるため、コストの低減を図ることができるという利点がある。
【００９６】
また、着座部９８を有する弁体６６を樹脂製材料から形成している塗料用切換弁１０と比較して、サブボディ１８の弁座部５２に着座する着座部９８が金属製材料から形成されているため、その剛性を向上させることができる。
【００９７】
次に、第３の実施の形態に係る塗料用切換弁２００を図１０に示す。なお、上述した第１及び２の実施の形態に係る塗料用切換弁１０、１５０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００９８】
この第３の実施の形態に係る塗料用切換弁２００では、メインボディ２０２に形成されるパイロットポート２０４及びサブボディ２０６に形成される供給ポート２０８が、それぞれ環状に形成されていない点、メインボディ２０２とサブボディ２０６とが長尺のボルト２１０によって一体的に連結され、前記メインボディ２０２及びサブボディ２０６を含む塗料用切換弁２００がマニホールド２８に装着されない点で、第１及び第２の実施の形態に係る塗料用切換弁１０、１５０と相違している。
【００９９】
この塗料用切換弁２００では、メインボディ２０２の軸線方向に沿って貫通した貫通孔２１２が形成されると共に、前記メインボディ２０２の一端部側にはサブボディ２０６の一部が挿入されている。そして、サブボディ２０６におけるメインボディ１２の貫通孔２１２と対向する位置には、ねじが刻設されたねじ孔２１４が形成され、前記貫通孔２１２に挿通されたなボルト２１０が螺合されている。これにより、メインボディ１２とサブボディ２０６が一体的に連結されている。
【０１００】
また、シャフト２２を保持するガイドボディ２１６には、ピストン６２と対向する端面に環状溝を介して緩衝部材２１８が装着されている。緩衝部材２１８は、ゴム等の弾性材料から形成され、前記ガイドボディ２４の端面よりピストン６２側（矢印Ａ方向）に所定長だけ突出するように設けられている。
【０１０１】
これにより、パイロットポート２０４に供給されている圧力流体が停止し、ピストン６２が第１及び第２スプリング６８ａ、６８ｂの弾発力によってガイドボディ２１６側（矢印Ｂ方向）に向かって変位した際、前記ピストン６２が緩衝部材２１８に当接することにより、該ピストン６２が直接ガイドボディ２１６に接触することがなく、前記ピストン６２とガイドボディ２１６とが接触した際の衝撃が緩衝される。
【０１０２】
すなわち、第３の実施の形態に係る塗料用切換弁２００では、このような構成とすることにより、前記塗料用切換弁２００がマニホールド２８の内部に設けられていないため、メインボディ２０２の外周面に形成されたパイロットポート２０４に対して直接配管等を接続して図示しない圧力流体供給源から圧力流体を供給することができる。また、同様に、サブボディ２０６の外周面に形成された供給ポート２０８に対して直接配管等を接続して塗料供給源（図示せず）から塗料を供給することができる。このように、例えば、ノズル等の塗装装置及び流体通路３０に対して単一の塗料用切換弁２００を接続する場合に好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る塗料用切換弁の弁開状態の縦断面図である。
【図２】図１の塗料用切換弁の弁開状態を示す縦断面図である。
【図３】図１における弁体の着座部及び弁座部近傍を示す拡大縦断面図である。
【図４】図３における弁体が弁座部より離間した弁開状態を示す拡大縦断面図である。
【図５】図３の弁体の軸芯が所定角度傾斜した状態で弁座部に着座した状態を示す拡大縦断面図である。
【図６】弁体における着座部の変形例を示す弁体の着座部及び弁座部の拡大縦断面図である。
【図７】図１の塗料用切換弁をマニホールドより離脱させた状態を示す一部省略組み付け斜視図である。
【図８】複数の塗料用切換弁がマニホールドに装着された状態を示す一部省略縦断面図である。
【図９】第２の実施の形態に係る塗料用切換弁の縦断面図である。
【図１０】第３の実施の形態に係る塗料用切換弁の縦断面図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１０、１５０、２００…塗料用切換弁 １２、２０２…メインボディ
１６、２０８…供給ポート １８、２０６…サブボディ
２０…弁機構部 ２２、１５２…シャフト
２６…装着穴 ２８…マニホールド
３０…流体通路 ３４、３４ａ、３４ｂ…シール部材
３２、２０４…パイロットポート ３６…検出ポート
４６…リング部材 ５０…供給室
５２…弁座部 ５４…連通孔
６２…ピストン ６４…シャフト
６６、６６ａ…弁体 ７６…固定部材
８０…シリンダ室 ９６…ダイヤフラム部
９８、９８ａ…着座部 １０４…先端面
１５４…パッキン １６０…保持部材
２１０…ボルト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体通路に供給される塗料の供給状態を切り換える塗料用切換弁において、
前記流体通路に接続され、前記塗料が供給されるポートを有するバルブボディと、
前記バルブボディに供給される圧力流体の作用下に該バルブボディの内部に軸線方向に沿って変位自在に設けられるピストンと、
前記バルブボディによって軸線方向に沿って支持され、且つ、前記ピストンに連結されるシャフトと、
前記バルブボディに形成され、前記流体通路と連通する弁座部と、
前記シャフトの端部に連結され、前記弁座部に着座する着座面が略球面状に形成される弁体と、
を備え、
前記弁座部は、前記弁体の着座面と対向する側面が該着座面に対応して略球面状に窪んで形成されることを特徴とする塗料用切換弁。
【請求項２】
請求項１記載の塗料用切換弁において、
前記シャフトは前記バルブボディの孔部に挿通され、前記シャフトの外周面と前記孔部との間には所定間隔のクリアランスが形成されると共に、前記弁座部が前記流体通路に向かって徐々に縮径するテーパ状に形成されていることを特徴とする塗料用切換弁。
【請求項３】
請求項１記載の塗料用切換弁において、
前記弁体には、前記弁座部を介して前記流体通路と対向し、略水平な平面状の端面が形成されることを特徴とする塗料用切換弁。
【請求項４】
請求項１記載の塗料用切換弁において、
前記シャフトの外周面には、前記バルブボディによって支持される部位に潤滑剤が充填される溝部を備えることを特徴とする塗料用切換弁。
【請求項５】
請求項１記載の塗料用切換弁において、
前記弁体は、半径外方向に拡径した薄肉状のスカートを有して該スカートの外縁部が前記バルブボディに固定されるダイヤフラム部を備え、
前記弁体が連結されるシャフトには、前記ダイヤフラム部と対向する位置に該ダイヤフラム部を保護する保護部材が設けられることを特徴とする塗料用切換弁。
【請求項６】
請求項１記載の塗料用切換弁において、
前記バルブボディの外周面には、前記ポートを囲繞する一組のシール部材が装着される装着溝が形成され、前記装着溝は前記ポートと対向する一方の壁部が開口して形成されていることを特徴とする塗料用切換弁。
【請求項１】
流体通路に供給される塗料の供給状態を切り換える塗料用切換弁において、
前記流体通路に接続され、前記塗料が供給されるポートを有するバルブボディと、
前記バルブボディに供給される圧力流体の作用下に該バルブボディの内部に軸線方向に沿って変位自在に設けられるピストンと、
前記バルブボディによって軸線方向に沿って支持され、且つ、前記ピストンに連結されるシャフトと、
前記バルブボディに形成され、前記流体通路と連通する弁座部と、
前記シャフトの端部に連結され、前記弁座部に着座する着座面が略球面状に形成される弁体と、
を備え、
前記弁座部は、前記弁体の着座面と対向する側面が該着座面に対応して略球面状に窪んで形成されることを特徴とする塗料用切換弁。
【請求項２】
請求項１記載の塗料用切換弁において、
前記シャフトは前記バルブボディの孔部に挿通され、前記シャフトの外周面と前記孔部との間には所定間隔のクリアランスが形成されると共に、前記弁座部が前記流体通路に向かって徐々に縮径するテーパ状に形成されていることを特徴とする塗料用切換弁。
【請求項３】
請求項１記載の塗料用切換弁において、
前記弁体には、前記弁座部を介して前記流体通路と対向し、略水平な平面状の端面が形成されることを特徴とする塗料用切換弁。
【請求項４】
請求項１記載の塗料用切換弁において、
前記シャフトの外周面には、前記バルブボディによって支持される部位に潤滑剤が充填される溝部を備えることを特徴とする塗料用切換弁。
【請求項５】
請求項１記載の塗料用切換弁において、
前記弁体は、半径外方向に拡径した薄肉状のスカートを有して該スカートの外縁部が前記バルブボディに固定されるダイヤフラム部を備え、
前記弁体が連結されるシャフトには、前記ダイヤフラム部と対向する位置に該ダイヤフラム部を保護する保護部材が設けられることを特徴とする塗料用切換弁。
【請求項６】
請求項１記載の塗料用切換弁において、
前記バルブボディの外周面には、前記ポートを囲繞する一組のシール部材が装着される装着溝が形成され、前記装着溝は前記ポートと対向する一方の壁部が開口して形成されていることを特徴とする塗料用切換弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−２９４５７（Ｐ２００６−２９４５７Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２０９５７３（Ｐ２００４−２０９５７３）
【出願日】平成１６年７月１６日（２００４．７．１６）
【出願人】（０００１０２５１１）ＳＭＣ株式会社 (344)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月１６日（２００４．７．１６）
【出願人】（０００１０２５１１）ＳＭＣ株式会社 (344)
【Ｆターム（参考）】
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