夹管阀

技术领域

本发明涉及夹管阀(pinch valve)。

背景技术

周知有如下夹管阀，该夹管阀具有：阀部；管体，在内部形成有流路并且被收容在阀部中；推压部，通过将管体推压或将推压解除而使管体变形，使流路开闭；以及驱动部，使推压部驱动(例如，参照专利文献1)。

专利文献1中记载的夹管阀如图1及图2所示，通过使楔形状的加压部(53)(驱动部)沿着管体的轴线方向滑动，夹紧机构(19)(推压部)将管体推压或将推压解除。通过这样的构造，专利文献1中记载的夹管阀实现了小型化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：欧洲专利申请公开第2306055号说明书

发明内容

发明要解决的课题

通常由橡胶等的弹性材料形成的管体有可能因为劣化或表面的极少的损伤而破裂、内部的流体向管体的外部流出。专利文献1中记载的夹管阀的驱动部是通过空气压力使推压部驱动的空气致动器，但流出到管体的外部的流体有可能经由排气口或吸气口等再向夹管阀的外部流出。特别是，在流体是如硫酸等那样给人体带来不良影响的药品的情况下，必须不使流体向夹管阀的外部流出。

专利文献1中记载的夹管阀的构造对于壁厚比较小且小径的管体、例如比25mm小的直径的管体而言是有效的。但是，更大径的管体由于壁厚比较大、为了将管体的流路封闭而需要的推压力及推压部的行程量变大，所以不能将专利文献1中记载的夹管阀的构造原样使用。例如，通过减小推压部与管体抵接的接触面积，能够提高施加于管体的压力，能够降低为了将管体的流路封闭而需要的推压力。但是，由于推压力对管体的一部分集中，并且反复施加，所以管体的耐久性下降。

本发明的目的是提供一种即使在管体破裂的情况下管体的内部的流体也不会向夹管阀的外部流出夹管阀、以及能够不损害管体的耐久性地降低管体的流路的封闭所需要的推压力的夹管阀的至少一方。

用来解决课题的手段

根据本发明的一方式，提供一种夹管阀，具备：阀部；管体，在内部形成有流路，并且该管体被收容在上述阀部；推压部，通过将上述管体推压或将推压解除，使上述管体变形，使上述流路开闭；以及驱动部，使上述推压部被驱动；上述夹管阀的特征在于，还具备将上述管体的外表面附近的空间与该夹管阀的外部的流体连通密封的密封部。

根据本发明的另一方式，提供一种夹管阀，具备：阀部；管体，在内部形成有流路，并且该管体被收容在上述阀部；推压部，通过将上述管体推压或将推压解除，使上述管体变形，使上述流路开闭；以及驱动部，使上述推压部被驱动；上述夹管阀的特征在于，与上述管体抵接的上述推压部的前端部的曲率是上述管体的壁厚的1.1～4.2倍。

也可以是，上述密封部具有第1密封部件；上述阀部具有与上述管体的端面抵接的抵接面；在上述管体的上述端面与上述抵接面之间设有上述第1密封部件。也可以是，上述密封部具有第2密封部件；在上述阀部与上述驱动部之间设有上述第2密封部件。也可以是，上述密封部具有第3密封部件，上述阀部具有主体部件和保持上述管体并且被收容在上述主体部件的保持部件；在上述主体部件与上述保持部件之间设有上述第3密封部件。也可以是，上述阀部具有保持上述管体的主体部件、被配置在上述主体部件的两端的连接部件、以及与上述连接部件一起螺合到上述主体部件的两端的盖螺母。也可以是，上述密封部具有第4密封部件；上述驱动部具有活塞和底板；在上述活塞与上述底板之间设有上述第4密封部件。上述密封部件也可以是O形圈。上述第1密封部件也可以是形成在上述抵接面的环状突起。上述阀部的材料也可以是塑料。

也可以是，上述推压部在上述管体的轴线方向上的纵截面中，具有曲线部和连接在该曲线部的端部的各自上的两个直线部，上述两个直线部所成的角是55～90度。也可以是，相对于上述管体的轴线在上述推压部的相反侧，设有支承上述管体的下支承面，在上述下支承面设有使上述管体的一部分向上述推压部侧突出的支撑突起。上述支撑突起的高度也可以是上述管体的壁厚的7～40％。也可以是，相对于上述管体的轴线在上述推压部侧，除了与上述推压部对应的部分以外还设有支承上述管体的上支承面；在上述管体的轴线方向上的纵截面中，上述推压部的前端部的中心与上述上支承面的缘的距离是上述管体的壁厚的3～6倍。

发明效果

根据本发明的技术方案，起到可提供即使在管体破裂的情况下管体的内部的流体也不会向夹管阀的外部流出的夹管阀、以及能够不损害管体的耐久性而降低管体的流路的封闭所需要的推压力的夹管阀的至少一方的共通的效果。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的夹管阀的纵剖视图。

图2是夹管阀的分解立体图。

图3是保持部件的分解立体图。

图4是图1的部分放大纵剖视图。

图5是表示管体的变形的纵剖视图。

图6是推压部的部分的放大纵剖视图。

图7是推压部的部分的另一放大纵剖视图。

图8是表示曲率与全闭推压力的关系的图。

图9是表示曲率与应变的关系的图。

图10是表示锥角度与全闭推压力的关系的图。

图11是表示锥角度与应变的关系的图。

图12是表示支撑突起的高度与全闭推压力的关系的图。

图13是本发明的第2实施方式的夹管阀的纵剖视图。

图14是夹管阀的分解立体图。

图15是图13的部分放大纵剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。在全部附图中，对于对应的构成要素赋予共通的标号。

图1是本发明的第1实施方式的夹管阀1的纵剖视图，图2是夹管阀1的分解立体图，图3是保持部件21的分解立体图。夹管阀1具有：阀部2；内部形成有流路并且被收容于阀部2的管体3(管)；通过将管体3推压或将推压解除而使管体3变形、使流路开闭的推压部4；以及使推压部4驱动的驱动部5。管体3由弹性材料形成。

驱动部5具有缸10、能够在缸10内滑动的活塞11、与活塞11对置地配置的底板12、指示器13、帽14、O形圈15、O形圈16、O形圈17和O形圈18。驱动部5是空气致动器，通过从未图示的空气口将压缩空气向缸10内供给或从缸10内排气，能够使活塞11在缸10内升降。活塞11具有将底板12贯通的轴部19。因而，活塞11一边被底板12导引一边升降。在轴部19的前端安装着推压部4。随着活塞11的升降，被载置在活塞11上的指示器13相对于缸10突出/沉入。因而，通过视觉确认指示器13的突出/沉入的状态，能够掌握活塞11的位置以及推压部4的位置，即夹管阀1的开闭状态。

O形圈15被安装在活塞11的外周面，将活塞11的外周面与缸10的内周面之间密封。O形圈16被安装在底板12的外周面，将底板12的外周面与缸10的内周面之间密封。O形圈17被安装在底板12的贯通孔的内周面，将底板12的贯通孔的内周面与活塞11的轴部19的外周面之间密封。O形圈18被安装在指示器13的外周面，将指示器13的外周面与缸10的内周面之间密封。另外，驱动部5既可以是电动致动器，或者也可以以手动使活塞11升降。

阀部2具有筒状的主体部件20、保持管体3并且被收容在主体部件20的保持部件21、被配置在主体部件20的两端的连接部件22、以及与连接部件22一起螺合到主体部件20的两端的盖螺母23。驱动部5通过螺钉24被相对于阀部2、具体而言被相对于主体部件20安装。此时，O形圈25被配置在阀部2与驱动部5之间、具体而言在与底板12之间。

保持部件21具有将形成在管体3的两端的凸缘部6分别保持的环状部件26、以及与环状部件26分别连结的上支承部件27及下支承部件28。在环状部件26的外周面形成有阳螺纹，与形成在盖螺母23的内周面的阴螺纹螺合。在环状部件26的各自，在配置于管体3的状态下，O形圈29被配置在比阳螺纹靠内侧。因而，O形圈29被配置在主体部件20与保持部件21之间。上支承部件27及下支承部件28以将管体3的中间部包围的方式被组合，通过螺纹30被连结。

图4是图1的部分放大纵剖视图。在环状部件26的端面，形成有接纳管体3的凸缘部6的环状的凹部31。在凹部31的相当于底面的面，形成有与管体3的凸缘部6的内侧的环状的端面8抵接的环状的抵接面32。在抵接面32形成有环状突起33。上支承部件27及下支承部件28在使管体3稍稍在轴线方向上伸展的状态下与环状部件26连结。因而，管体3的凸缘部6分别被相对于对应的环状部件26的抵接面32推压，环状部件26的环状突起33相对于管体3的凸缘部6的端面8埋没。结果，环状突起33将凸缘部6的端面8与环状部件26的抵接面32之间密封。

此外，通常由橡胶等的弹性材料形成的管体由于劣化或表面的微小的损伤而破裂，有可能内部的流体向管体的外部流出。特别是，在流体是如硫酸等那样给人体带来不良影响的药品的情况下，必须使得流体不流出到夹管阀的外部。此外，关于如硫酸那样与金属反应的流体，在夹管阀中不能使用金属制的零件。因而，需要使用非金属制的零件、例如塑料制的零件，但塑料制的零件与金属制的零件相比通常有尺寸精度恶化的趋向，因而，与金属制的零件相比流体从零件间漏出的可能性变高。

第1实施方式的夹管阀1除了具有用来在通常使用时确保密闭性的1次密封以外，还具有在管体3破裂的情况下具备的作为2次密封的密封部。由此，即使管体3破裂，管体3的内部的流体也不会向夹管阀1的外部流出。具体而言，作为密封部，夹管阀1具有作为第1密封部件的环状突起33、作为第2密封部件的O形圈25、作为第3密封部件的O形圈29和作为第4密封部件的O形圈17，它们将管体3的外表面附近的空间与夹管阀1的外部的流体连通密封。另外，也可以将环状突起33替换为O形圈。

关于这一点，若参照图4，则通过环状突起33将凸缘部6的端面8与环状部件26的抵接面32之间密封，防止了L1方向的流出。此外，由O形圈25将阀部2与驱动部5之间密封，防止了L2方向的流出。此外，通过O形圈29，将主体部件20与保持部件21之间密封，防止了L3方向的流出。此外，通过O形圈17，将活塞11与底板12之间密封，防止了L4方向的流出。进而，由于使用O形圈等，所以能够容易地进行消耗零件的更换作业。

如上述那样，第1实施方式的夹管阀1使用空气致动器。通过存在作为第4密封部件的O形圈17，防止流出到管体的外部的流体向缸10内的流入，防止驱动部的损坏，并且防止经由排气口或吸气口等的向夹管阀1的外部的流出。此外，在不是空气致动器，而是通过手动使活塞11升降的夹管阀1的情况下，通过有第4密封部件，也防止流出到管体的外部的流体再向夹管阀1的外部流出。

密封部并不限于上述的密封部件，关于需要将管体3的外表面附近的空间与夹管阀1的外部的流体连通密封的地方，能够任意地配置。此外，密封部件的具体的结构并不限定于O形圈，只要确保密闭性，能够任意地构成。

在第1实施方式中，将驱动部5经由主体部件20相对于保持管体3的保持部件21安装，但也可以不经由主体部件20而直接相对于保持部件21安装。在此情况下，O形圈29被省略。同样，通过将各部件省略或一体化，能够将密封部件省略。

夹管阀1特别是阀部2能够作为整体而由塑料的材料形成。例如，缸10、活塞11、底板12及下支承部件28由玻纤增强聚丙烯(PPG)形成，推压部4及上支承部件27由再生聚偏氟乙烯(再生PVDF)形成，主体部件20、连接部件22、盖螺母23及环状部件26由聚氯乙烯(U－PVC)形成，指示器13由丙烯腈－丁二烯－苯乙烯(ABS)形成，帽14由聚丙烯(PP)形成，管体3由三元乙丙橡胶(EPDM)或氟橡胶(FKM)形成。

图5是表示管体3的变形的纵剖视图。在图5中，(A)表示在流路中没有流过流体的无压时的夹管阀1的全开状态，(B)表示在流路中流过流体的加压时的夹管阀1的全开状态，(C)表示在流路中没有流过流体的无压时的夹管阀1的全闭状态，(D)表示在流路中流过流体的加压时的夹管阀1的全闭状态。另外，图5被示意性地描绘，因而，底板12、环状部件26、上支承部件27及下支承部件28被一体地表示为1个支承部件。

根据图5的(A)与(B)的比较可知，加压时的全开状态下的管体3其未受推压部4和支承部件具体而言上支承部件27限制的部分膨胀。此外，根据图5的(C)与(D)的比较可知，加压时的全闭状态下的管体3膨胀，以相对于推压部4的外表面更加密接。

通常，通过将推压部与管体抵接的接触面积减小，能够提高作用于管体的压力，能够使为了将管体的流路封闭所需要的推压力变低。但是，由于推压力对管体的一部分集中且反复施加，所以管体的耐久性下降。以下，对推压部4及支承部件的最优形状进行说明。

图6是推压部4的部分的放大纵剖视图。图6是相当于图5的(D)的图。将与管体3抵接的推压部4的前端部的曲率定义为曲率R。曲率R的曲率中心被配置在推压部4的截面中的对称轴上。推压部4在管体3的轴线方向上的纵截面中具有连接在曲线部4a和曲线部4a的端部的各自上的两个直线部4b，将两个直线部4b所成的角定义为锥角度A。因而，直线部4b是曲线部4a的端部处的切线。直线部4b也可以不是完全的直线，也可以是以能够辨识为直线之程度接近于直线的曲线。

在相对于管体3的轴线C(图1)靠推压部4的一侧、即上支承部件27，除了设置有与推压部4对应的部分以外还设置有支承管体3的上支承面34。在相对于管体3的轴线C靠推压部4的相反侧、即下支承部件28，设置有支承管体3的下支承面35。在下支承面35，形成有使管体3的一部分向推压部4侧突出的支撑突起36。支撑突起36处于与推压部4的前端部对置的位置，跨管体3的横截方向而形成。将从下支承面35的突出量即支撑突起36的高度定义为高度H。

图7是推压部4的部分的另一放大纵剖视图。图7是相当于图5的(C)的图。在管体3的轴线方向上的纵截面中，将推压部4的前端部的中心与上支承面34的缘的距离定义为距离D。

图8是表示曲率R与全闭推压力F的关系的图，图9是表示曲率F与应变E的关系的图。所述的“全闭推压力”，是指通过驱动部5被驱动的推压部4使管体3变形、使夹管阀1成为全闭状态所需要的推压力，所述的“应变”，是指在全闭状态下管体3的最变形的部分、例如推压部4的前端部抵接的管体3的部分处的应变。应变E是将变形前后的长度的变化量除以变形前的长度得到的值。

如图8所示，如果曲率R变小，则全闭推压力F也变小。另一方面，如图9所示，如果曲率R变小，则管体3的变形时的管体3的曲率也仿形于推压部4的曲率R而变小。结果，应变E变大，管体3的耐久性下降。

如果考虑这些，则曲率R优选的是管体3的壁厚T(图6)的1.1～4.2倍。例如，在是口径为25mm的管体3、管体3的橡胶的容许应变为0.5的情况下，为了使夹管阀1成为要求尺寸内，需要使全闭推压力F比1000N小。结果，曲率R成为4～15mm。

图10是表示锥角度A与全闭推压力F的关系的图，图11是表示锥角度A与应变E的关系的图。如图10所示，如果锥角度A变小，则全闭推压力F也变小。另一方面，如图11所示，如果锥角度A变小，则应变E变大。即，如果锥角度A较小，则与管体3的接触面变得更小。结果，管体3的每单位面积上施加的力即压力变大。因而，应变E也变大，管体3的耐久性下降。

如果考虑这些，则锥角度A优选的是55～90度。例如，在口径为25mm的管体3、管体3的橡胶的容许应变为0.5的情况下，为了使夹管阀1成为要求尺寸内，需要使全闭推压力F比1000N小。结果，锥角度A成为55～90度。

图12是表示支撑突起36的高度H与全闭推压力F的关系的图。如果支撑突起36的高度H变高，则全闭推压力F变小，但如果高度H超过规定值，则全闭推压力F大致成为一定。如果考虑这一点，则高度H比管体3的壁厚T的7％大且比壁厚T的40％小的情况是优选的。例如，口径是25mm的管体3，为了使夹管阀1成为要求尺寸内，需要使全闭推压力F比1000N小。结果，高度H成为比0.25mm大且1.5mm。

进而，虽然没有图示，但图7所示的距离D优选的是管体3的壁厚T的3～6倍。加压时的管体3的膨胀越小，应变E即向管体3的负荷越小。距离D越小，管体3的膨胀越小，应变E也越小。但是，在管体3的口径较大的情况下，由于伴随着活塞11的升降的推压部4的行程变大，所以结果需要的距离D变大。为了在距离D较大的情况下也将应变E抑制为规定值，必须使壁厚T变大。如果使壁厚T变大，则全闭推压力F变大，所以还需要使驱动部5大型化。由此，考虑它们的平衡，距离D优选的是管体3的壁厚T的3～6倍。

如果考虑这些，则距离D优选的是上述范围。口径为25mm的管体3其壁厚T是3.5mm，作为设计例，距离D是17.5mm。在此情况下，距离D为壁厚T的5倍。此外，口径为40mm的管体3其壁厚T是6mm，作为设计例，距离D是25.0mm。在此情况下，距离D为壁厚T的4.2倍。

根据以上，通过使推压部4及支承部件的形状最优化，能够不损害管体的耐久性而降低管体的流路的封闭所需要的推压力。另外，曲率R、锥角度A、支撑突起36的高度H及距离D的最优的值也可以任意地组合而设计。

图13是本发明的第2实施方式的夹管阀100的纵剖视图，图14是夹管阀100的分解立体图。第2实施方式的夹管阀100与第1实施方式的夹管阀1相比，仅阀部的结构不同，但起到的效果相同。因而，以下仅对不同的点进行说明。另外，底板的形状也相互不同，但底板的形状根据阀部的形状而不同。

第1实施方式的夹管阀1的阀部2如上述那样，具有筒状的主体部件20、保持管体3并且被收容在主体部件20的保持部件21、被配置在主体部件20的两端的连接部件22、以及与连接部件22一起螺合在主体部件20的两端的盖螺母23。

另一方面，第2实施方式的夹管阀100的阀部102具有筒状的主体部件120、被配置在主体部件120的两端的连接部件122、以及与连接部件122一起螺合在主体部件120的两端的盖螺母123。即，第2实施方式的阀部102不具有相当于第1实施方式的阀部2的保持部件21的结构，主体部件120直接地保持管体3。换言之，第2实施方式的主体部件120被构成为第1实施方式的主体部件20及保持部件21被一体化那样的形状。因而，第2实施方式的夹管阀100也不具有在第1实施方式中被配置在主体部件20与保持部件21之间的O形圈29。另外，也可以说不是主体部件120，而是保持部件被构成为第1实施方式的主体部件20及保持部件21一体化那样的形状。

图15是图13的部分放大纵剖视图。在主体部件120的端面，形成有接纳管体3的凸缘部6的环状的凹部131。在相当于凹部131的底面的面，形成有与管体3的凸缘部6的内侧的环状的端面8抵接的环状的抵接面132。在抵接面132，形成有环状突起133。主体部件120以使管体3仅稍稍在轴线方向上伸展的状态保持着管体3。因而，管体3的凸缘部6分别相对于对应的主体部件120的抵接面132被推压，环状突起133相对于管体3的凸缘部6的端面8埋没。结果，环状突起133将凸缘部6的端面8与主体部件120的抵接面132之间密封。

第2实施方式的夹管阀100除了具有用来在通常使用时确保密闭性的1次密封以外，还具有为管体3破裂的情况准备的作为2次密封的密封部。由此，即使管体3破裂，管体3的内部的流体也不会向夹管阀1的外部流出。具体而言，夹管阀1作为密封部而具有作为第1密封部件的环状突起133、作为第2密封部件的O形圈25和作为第4密封部件的O形圈17，它们将管体3的外表面附近的空间与夹管阀1的外部的流体连通密封。另外，如上述那样，第2实施方式的夹管阀100不具有相当于第1实施方式的作为第3密封部件的O形圈29的结构。也可以将环状突起133替代为O形圈。

关于这一点，若参照图15，则通过环状突起133，将凸缘部6的端面8与主体部件120的抵接面132之间密封，防止了L1方向的流出。此外，通过O形圈25，将阀部2与驱动部5之间密封，防止了L2方向的流出。此外，通过O形圈17，将活塞11与底板112之间密封，防止了L4方向的流出。

第1实施方式的夹管阀1与第2实施方式的夹管阀100相比，虽然零件件数较多，但能够容易地进行组装。进而，在维护时，只要仅将管体及O形圈等的消耗零件更换就可以，所以在维护成本上较好。另一方面，第2实施方式的夹管阀100与第1实施方式的夹管阀1相比，是主体部件20及保持部件21被一体化那样的结构，由于不具有O形圈29，所以零件件数较少，能够以更低成本制造。进而，通过按照每个组装了管体及O形圈的主体部件进行更换，能够容易地进行维护。

标号说明

1夹管阀；2阀部；3管体；4推压部；5驱动部；10缸；11活塞；12底板；13指示器；14帽；20主体部件；21保持部件；22连接部件；23盖螺母；25O形圈；26环状部件；27上支承部件；28下支承部件；29O形圈；31凹部；32抵接面；33环状突起；34上支承面；35下支承面；36支撑突起；A锥角度；D距离；H高度；R曲率；T壁厚。