JP3434675B2 - 切替弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体の流れ方向を
瞬時にかつ安全に切換え、更に切換時に液の流れを管中
にせき止めることなく液体の流れ方向を切換ることので
きる、液体切換弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液体の移動に於いて、その送液方向を変
換したいという要請は多い。また、パルス状態で送液し
たいという要請もある。これらの要請に対して、従来
は、複数個のストップ弁を組み合わせて、これら弁の開
閉を切換るシステムを採用することにより対処してい
る。例えば、図１に示したように、貯液タンク５１から
ポンプ５２で送液し調圧弁５３で調圧して放液ノズル５
６からパルス状に放液する場合、自動弁５４と自動弁５
５を操作して送液している。即ち、放液ノズルで放液す
るときは、自動弁５４を閉じ自動弁５５を開いて送液す
る。放液ノズルから放液しないときは、自動弁５４を開
き自動弁５５を閉じて送液する。この二個の自動弁の開
閉を継続して行うことにより、パルス状態の送液を行う
ことができる。

【０００３】液体の流れ方向を変換する場合、この様に
ストップ弁を複数個組み合わせてそれら弁の開閉を切換
るシステムを採っている。このシステムを採用するに当
たっては、種々の問題が指摘される。その第一は、切換
弁に信号が入ってから実際に切り替えられるまでには、
１０／１００〜１５／１００秒程度の時間を要する。従
って、複数個のバルブを組み合わせた場合は、放流管路
が密閉状態にならないように、シーケンス上でタイムラ
グを設定する必要があり、煩わしいものである。

【０００４】第二に、ノズルから吐出する液体の吐出時
間間隔を短くして送水するパルス状の送液に於いては、
例えばバルブ解放時間０．３秒、バルブ停止時間間隔
０．３秒で１０回のパルスをかけるとき、シーケンサー
からバルブ開前０．１５秒、バルブ停止前０．１５秒
に、ソレノイドに信号を出す必要がある。この操作は、
タイムチャート上では煩わしく安全を優先して実際に
は、０．１５×２×１０即ち３秒のタイムラグ時間を取
って送液している。これは、パルス１０回分のポンプ運
転時間に匹敵し、作動時間の無駄となっている。

【０００５】第三に、電磁弁を使用する場合は、バルブ
類を一つのボックスにまとめ、そのボックスをエアパー
ジし内部に可燃ガスが侵入するのを防止している。しか
し、もともと作動部と操作部が分離し難いもので、本来
不要な配管を余儀なくされ、結果として無駄の多いもの
となっている。

【０００６】第四に、液体の流れ方向が目視確認できな
いために、点検作業時に、一旦圧力を下げ安全を確認し
てからポンプを運転し試験送液をして液体の流れ方向を
確認する必要がある。

【０００７】第五に、例えば１〜３０秒間隔でボールバ
ルブを切換る様な場合、弁の切換を時間をかけて行いバ
ルブと弁シートの間の摩耗量を小さくしてバルブの耐久
性を高める操作を行っている。しかしながら、この場合
時間をかけてボールバルブの切換作業を行うにも拘わら
ず、弁の摩耗が進行するため二週間程度の間隔でバルブ
を定期的に交換している。このため、部品代や作業者の
人件費を要し、生産ラインのコストを高める大きな要因
となっている。第六に、切換弁を貯蔵タンクの液面より
も低い位置に設置すると、サイフォン現象により配管中
の液が逆流する現象が起きる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
解消した切換弁を提供しようとするものである。即ち、
本発明の目的は、一つの切換弁で同時に切換が可能従っ
てタイムラグ等の煩わしい設定を必要としない、切換に
要する時間が短く作業時間に無駄が生じない、可燃性の
液体または可燃性雰囲気のなかでも安全に作動する、液
体の流れ方向の確認が容易、弁シート摺動部が無く摩耗
が小さく耐久性が高い等、の特徴を有する切換弁を提供
することにある。

【０００９】本発明の要旨は、少なくともロッドシリン
ダーと、シリンダーを動かす圧縮空気を導入するための
二個の空気導入口を有するロッドシリンダーを内装する
ジグシリンダーと、該ロッドシリンダーの左右に取り付
けられた一対のピストン棒と、該ピストン棒の両端部に
ジグシリンダーから隔てられて配置された一対の弁棒
と、該弁棒を保持するＶパッキンを備えたパッキン室
と、該弁棒の両端部に設けられた液体供給口及び液体流
出口を有する一対のバルブ室と、該一対のバルブ室に設
けられた液体供給口に液体を供給する送液配管と、液体
供給口に繋がるシート面を有する一対の弁座と、を備え
た切換弁であって、該一対のピストン棒をシリンダーと
ともに移動させることにより一対の弁棒を移動せしめ、
一方の液体供給口を一方の弁棒で封鎖し同時に他方の液
体供給口を他方の弁棒から解放し、解放された液体供給
口から流出口に液体を送液することにより、液体の流れ
方向を変換する切替弁である。

【００１０】まず、本発明の原理を説明する。図２に於
いて、液体は、送液口（６９）から送液され配管（７
６）及び（７７）を経て左右の送液口端面（７２）及び
（７３）に至る。送液口端面（７２、７３）に流出口
（６７）及び（６８）が設けられている。流出口（６
７、６８）には排液配管（７０、７１）が連結され液体
が流れるようになっている。また、ピストン棒（６５、
６６）を左右に有するシリンダー（６４）、該シリンダ
ーを格納する空気流入口（６１、６２）を有するシリン
ダー室（６３）が設けられている。

【００１１】図２に於いては、右側のピストン棒（６
６）はそのピストン棒端面（７５）が、同じく右側の送
液口端面（７３）と当接している。一方、左側のピスト
ン棒端面（７４）は左側の送液口端面（７２）とは当接
していない状態にある。従って、送液口（６９）から供
給された液体は、右側の送液口端面（７３）がピストン
棒端面（７５）により閉じた状態となっており、一方の
左側送液口端面は開いた状態になったいるので、左側の
流出口（６７）を経て排液配管（７０）の方向に流れて
いく。

【００１２】次に、シリンダー室（６３）の空気流入口
（６１）より放圧し代わって空気流入口（６２）から圧
縮空気を供給する。するとシリンダー（６４）は、左側
に移動し同時にピストン棒も移動し、その端面（７４）
が送液口端面（７２）を塞ぎ、一方右側の送液口端面
（７３）は、ピストン棒端面（７５）から解放される。
従って、液体は、左側の排液配管（７０）に流れていた
ものが、その流れの方向を変え、右側の排液配管（７
１）に流れるようになる。このようにして、液体の流れ
方向を変換することが出来る。

【００１３】本発明の切換弁の使用方法について説明す
る。図３に示したように、貯液タンク（５１）からポン
プ（５２）で送液し調圧して放液ノズル（５６）からパ
ルス状に放液する場合、切換弁（５７）を操作して送液
する。自動弁を複数個使用するときと異なり、自動弁の
開閉をすることなく、液体をノズル方向又は貯蔵タンク
方向の何れかに送液することができる。切換弁を例え
ば、ノズル方向から貯蔵タンク方向に切り替える場合、
系内に液体が蓄圧することなく方向を切換ることができ
る。また、自動弁の場合の様に、タイムラグを設定する
必要もなく、無駄時間も殆ど発生しない。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施権形態を、図面に基
づいて説明する。図４に於いて、本発明の切換弁１は、
バルブ本体２、２’、弁座３、３’、弁棒４、４’、パ
ッキン５、５’、Ｖパッキン６、６’、オスアダプター
７、７’、メスアダプター８、８’、プラグ９、９’、
ジグシリンダー１０、両ねじボルト１１、ばね１２、１
２’及びＯ−リング１３、１３’等から構成されてい
る。バルブ本体２、２’は、ジグシリンダー１０内のシ
リンダー４５の左右に取り付けられた一対のピストン棒
３４、３４’及び該ピストン棒の他の一端に取り付けら
れた弁棒４、４’と、該弁棒４、４’を保持するパッキ
ン室１６、１６’、該パッキン室１６、１６’に内装さ
れるＶパッキン６、６’及び該Ｖパッキン６、６’を保
持するオスアダプター７、７’、メスアダプター８、
８’と、液体供給口３３、３３’と、及び液体流出口３
８、３８’とを備えている。

【００１５】図４に於いて、シリンダー４５に取り付け
られたピストン棒は、右端に移動した状態になってい
る。ピストン棒３４の右端面４１で弁棒４の端面３６と
当接し弁棒４を右側に押し込み、内装するパッキン５を
弁座３のシート面２７と当接させてシールしている。こ
の状態に於いては、右側のバルブ室１４は液体の流入す
る液体供給口３３とバルブ室１４からノズルに液体を送
るための流出口３８とはパッキン５とシート面２７との
当接により遮断された状態となっている。

【００１６】図６に於いて、弁棒４はその頭部１８が一
段太くなっており、更に該弁棒４の端面１９には円筒溝
２０が設けられパッキン５が嵌合している。また、弁棒
頭部１８の外周部には対になった放射状溝２２が設けら
れている。放射溝２２は、パッキン５がへたって、パッ
キン５の外周部２３（図９参照）と円筒溝２０の嵌合が
きつくなりパッキン５が弁棒４から外れなくなったと
き、放射状溝２２の奥部２４にドライバーなどの先を差
込みパッキン５の裏面２５を押し出すようにこじりパッ
キン５を取り出すためのものである。

【００１７】図４に於いて、弁棒４の小径部２６には、
ばね１２がその外側に取り付けられており、弁棒４を弁
座３側に押し戻し、弁座３のシート面２７とパッキン５
の表面２８（図９）を密着させ配管路を閉じる役割をし
ている。

【００１８】プラグ９は、弁棒４の小径部２６を保持し
弁棒４の振れを防止すると共にＶパッキン６の締め付け
代を調整可能にしている。プラグ９の頭部２９（図７）
には不等間隔の溝３０（図７に於いては７２度の角度に
なっている）が設けられている。液漏れのため、Ｖパッ
キン６の増し締めが必要な場合、溝３０にドライバーの
様な平板上のものを差込み、プラグ９をねじ込むが、バ
ルブ本体２とジグシリンダー１０を接合している両ねじ
ボルト１１が９０度方向に四カ所あるため、両ねじボル
ト１１のかげに溝３０が同時に隠れて締め付け不能とな
らないように、溝３０を不等間隔に設けている。ここ
で、右側の部分について説明したが、左側も同様である
ことは勿論である。

【００１９】弁座３は、円筒フランジ状の形状をしてお
り、シート面２７（図５）を有する側面にバルブ室１４
と嵌合する円筒部３１にはＯ−リング１３によってバル
ブ室１４の漏れを防止している。弁座３のシート面２７
の液体供給口３３の径は、使用する圧力と流量によって
決定される。また、シート面２７の外径４４は、使用す
る圧力とパッキン５の許容面圧から決定される。パッキ
ン５は、単に円柱状をしている。これはシート面２７と
当接するパッキン表面２８に、傷、摩耗等が発生し漏れ
が生じた場合、パッキン５を裏返して裏面２５と交換し
て使用できるようにしているためである。ここで、右側
の部分について説明したが、左側も同様であることは勿
論である。

【００２０】ピストン棒３４’は、左側の端面３９’と
左側のバルブ室１４’に設けられた弁棒４’の上端面３
６’と離れている。即ち、弁棒４’の小径部２６’に取
り付けられたばね１２’の反発力によりシート面２７’
とパッキン５’の表面２８’とを当接させ液体の液体供
給口３３’とバルブ室１４’から貯蔵タンクに液体を戻
すための流出口３８’がパッキン５’とシート面２７’
との当接により遮断された状態になっている。

【００２１】ここで、貯蔵タンクと切換弁との間をパッ
キン５’にて遮断しているのは、この切換弁１を貯蔵タ
ンクよりも低い位置にセットした場合、切換弁停止時に
液体が、貯蔵タンク、流出口３８’、バルブ室１４’を
経由して切換弁に貯蔵タンクの液体が戻ってこないよう
にしているものである。貯蔵タンクと切換弁の間に液体
が逆流しても支障のない場合は、ばね１２’は不要であ
る。この場合、弁棒４’は、貯蔵タンク及び配管中の残
液の圧力とバランスする位置で停止することになり、パ
ッキン５’とシート液面２７’との間はシールされず管
路は遮断されないことになる。ここで、左側を中心に説
明したが、右側についても同様である。

【００２２】ポンプが運転され液体が送液されると、液
体が液体供給口３３’からパッキン５’を取り付けた弁
棒４’を押しのけてばね１２’を縮ませながらバルブ室
１４’に流入し流出口３８’から貯蔵タンクに戻り、ま
たポンプに吸引されるという閉回路が形成される。同時
に、圧縮空気がシリンダー流路４０からジグシリンダー
１０内に入りピストン棒３４を右端まで押し続けるの
で、ポンプから送液された液体は液体供給口３３からバ
ルブ室１４内に流入することはない。即ち、図４に於い
て、液体は右側の液体供給口３３は弁棒４で閉鎖されて
いるので流れずに、左側の液体供給口３３’から流出口
３８’へと流れていくのである。尚、流出口３８’は、
貯蔵タンクへと戻るラインであり、流出口３８はノズル
等の作業に必要な方向へと流れるラインである。

【００２３】今、液体をノズル方向に流せという命令を
シーケンサーから出すと、圧縮空気はシリンダー流路３
７からジグシリンダー内に流入することになる。この結
果、ピストン棒は、右端から左端に移動する。そうする
と、弁棒４’もピストン棒３４’の左側端面４１’で端
面３６’を押し液体の圧力に打ち勝ってシート面２７’
とパッキン５’の表面２８’を当接させ貯蔵タンクへの
戻り回路を遮断する。同時に、ピストン棒３４が左側に
移動することで右側ピストン棒端面４１と弁棒４の端面
３６との間に間隙が生じるが、これは加圧水が液体供給
口３３から流入し弁棒４を押しのけばね１２を押し縮め
続けることにより、吸収され、実際には、ピストン棒３
４の右側ピストン棒端面４１と弁棒４の端面３６は、離
れることなく追従する結果となり、加圧水はバルブ室１
４から流出口３８を通りノズルに供給されることにな
る。

【００２４】この様にして、ノズルからの吐出、停止を
切換弁１に供給する圧縮空気の切換によって切り換える
ことが出来る。図８に於いて、ピストン棒３４の受圧面
４２とフランジ面４３との間に間隙Ａを設けているの
は、パッキン５が摩耗してパッキン５の厚さが減少しシ
ート面２７とパッキン５との間に間隙が生じて、漏れを
起こさせないよう摩耗代として余裕のストロークを設け
ているものである。以上、右側の摩耗代について説明し
たが、左側の摩耗代についても同様である。

【００２５】

【発明の効果】本発明の効果を、以下説明する。効果の
第一は、一個の切換弁で液体の流れ方向を同時に切換る
ことができるので、切換のためのシーケンス等の設定の
煩わしさがない、第二に、０．２秒以下の時間で液体の
流れ方向の切換が可能となり、作業時間の無駄が小さ
い、第三に、可燃性の液体又は可燃性の雰囲気中に於い
ても安心して使用できる、第四に、バルブの切換方向即
ち、液体の流れ方向が容易に目視確認できる、第五に、
０．２秒程度の切換時間でも弁シートの摺動部が無いの
で、摩耗が小さく耐久性が高い、そして、第六に、停止
時両方向のバルブが閉じるので、切換弁を貯蔵タンクよ
りも低い位置に設置することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の流れ方向切換システムの一例を示す図で
ある。

【図２】本発明の原理を示す図である。

【図３】本発明の切換システムの一例を示す図である。

【図４】本発明切換弁の実施形態の一例を示す図であ
る。

【図５】本発明切換弁の弁座の構造を示す図である。

【図６】本発明切換弁の弁棒の構造を示す図である。

【図７】本発明切換弁のプラグ頭部の構造を示す図であ
る。

【図８】本発明切換弁の構造の一例を示す図である。

【図９】本発明切換弁のパッキンの構造を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 切換弁 ２、２’ バルブ本体 ３、３’ 弁座 ４、４’ 弁棒 ５、５’ パッキン ６、６’ Ｖパッキン ７、７’ オスアダプター ８、８’ メスアダプター ９、９’ プラグ １０ ジグシリンダー １１ 両ねじボルト １２、１２’ ばね １３、１３’ Ｏ−リング １４、１４’ バルブ室 １５ 通口 １６、１６’ パッキン室 １７、１７’ ねじ １８ 弁棒の頭部 １９ 弁棒頭部の端部 ２０ 円筒溝 ２１ 溝外周部 ２２ 放射溝 ２３ パッキン外周部 ２４ 溝の奥部 ２５ パッキン裏面 ２６ 弁棒小径部 ２７、２７’ 弁座シート面 ２８、２８’ パッキン表面 ２９ プラグ頭部 ３０ 溝 ３１ 円筒部 ３２ Ｏ−リング ３３、３３’ 液体供給口 ３４、３４’ ピストン棒 ３６、３６’ 端面 ３７、４０ シリンダー流路 ３８、３８’ 流出口 ３９、３９’ 端面 ４１、４１’ ピストン棒端面 ４２ 受圧面 ４３ フランジ ４４ シート面外径 ４５ シリンダー ５１ 貯蔵タンク ５２ ポンプ ５３ 調圧弁 ５４、５５ 自動弁 ５６ 放液ノズル ５７ 切換弁 ６１、６２ 空気流入口 ６３ シリンダー室 ６４ シリンダー ６５、６６ ピストン棒 ６７、６８ 流出口 ６９ 送液口 ７０、７１ 排液配管 ７２、７３ 送液口端面 ７４、７５ ピストン棒端面 ７６、７７ 配管

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくともロッドシリンダーと、シリンダ
   ーを動かす圧縮空気を導入するための二個の空気導入口
   を有するロッドシリンダーを内装するジグシリンダー
   と、該ロッドシリンダーの左右に取り付けられた一対の
   ピストン棒と、該ピストン棒の両端部にジグシリンダー
   から隔てられて配置された一対の弁棒と、該弁棒を保持
   するＶパッキンを備えたパッキン室と、該弁棒の両端部
   に設けられた液体供給口及び液体流出口を有する一対の
   バルブ室と、該一対のバルブ室に設けられた液体供給口
   に液体を供給する送液配管と、液体供給口に繋がるシー
   ト面を有する一対の弁座と、を備えた切換弁であって、
   該一対のピストン棒をシリンダーとともに移動させるこ
   とにより一対の弁棒を移動せしめ、一方の液体供給口を
   一方の弁棒で封鎖し同時に他方の液体供給口を他方の弁
   棒から解放し、解放された液体供給口から流出口に液体
   を送液することにより、液体の流れ方向を変換する切替
   弁。
2. 【請求項２】液体の供給が停止したとき、一対の弁棒に
   配置したばねにより各弁棒が各液体供給口を封鎖し液体
   の流出入を阻止する、請求項１に記載の切換弁。