JP4295693B2 - 二次元集積配管 - Google Patents

Description

本発明は、流体制御装置の二次元集積配管技術に関する。

流体制御装置は、一般に電気又は流体圧等の各種信号を受けて操作される弁類や計器類を色々組み合わせ、管路でこれらを相互に接続した回路で構成されている。従来は、図６のように、取付板１０に各種弁類１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、あるいは計測機器類をボルト等で取り付け、パイプ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ等で各ポートを各々つなぐことで構成していた。

しかし、図６に示すような方式では、特に大量生産向けには生産効率が悪いため、例えば、図７に示すような集積配管方式が提案された（特許文献１参照）。この概要を図７を参照して説明する。図７に示す集積配管は、基本的にはプレート１と蓋４から構成されている。従来のパイプ１２に相当する流路が、プレート１に溝状流体通路１ａ、１ｂ、１ｃ・・・として形成され、必要な孔１ａ’、１ｂ’、１ｃ’・・・も形成される。蓋４には、主に弁類等の制御機器の取付座及び孔４ａ、４ｂ、４ｃ・・・が形成される。そして、プレート１と蓋４を樹脂状接着剤で気水密を保って接着することにより、従来パイプ１２で形成されていた流路が、パイプ無しに形成されることになる。

特公昭４９−１３６５１号公報 特開２００２−３０５０１０号公報

図７に開示された技術は、生産工程を短縮できる、装置が小型化できる、漏れ等の品質上の問題も少なくなる等優れたものであるが、次の点に課題がある。
１）図７に開示された技術では、プレート１及び蓋４を樹脂状接着剤で接着しているので、分解することが難しい。又、分解できたとしても再組立が面倒である。
２）食品や薬品を扱う装置にあっては、衛生上の必要から、あるいは残存物を排除する必要から、配管を隅々まで完全に洗浄しなければならない場合が多々ある。洗浄剤を流した程度では溝状流体通路１の完全な洗浄は難しく、分解して、内部を直接洗浄することが必要とされる。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、分解可能で気水密性の高い二次元集積配管を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明に係る二次元集積配管は、
溝状の流体通路と前記流体通路に貫通する貫通孔とを有するプレートと、
前記プレートに圧接されると共に、前記流体通路を密閉した流体通路となす蓋と、
前記プレートと前記蓋との間に介設されたシール手段と、
前記プレート及び前記蓋の外側に配置されるコの字部材と、前記コの字部材の端部に回転自在に設けられ、所定位置に配置されたときに前記プレートと前記蓋とを圧接可能なレバーとを有し、前記レバーが他の所定位置に配置されたときに着脱可能な締結手段とを備え、
前記プレート及び前記蓋の中央部又は任意の位置に開口部を設けると共に、前記締結手段を前記開口部と前記プレート及び前記蓋の側端部とに用いて、前記プレート及び前記蓋を均等に圧接するようにしたことを特徴とする。
又、上記二次元集積配管において、
前記シール手段を、前記流体通路の形状に沿って開口されたシート状のシール部材、又は、前記流体通路の周囲に形成された溝に挿入されたパッキンとしたことを特徴とする。

本発明によれば、プレートと蓋を樹脂状接着剤で貼り合わせることなく、プレートと蓋との間に取り外し可能なシール手段（ガスケット、パッキン等）を挟み込み、クランプ等の容易に着脱可能な締結手段を用いて圧接するようにしたので、気水密性を確保すると共に組立分解を容易にすることができる。その結果、溝状の流体通路の清掃を、必要なときいつでも直接行うことが可能となる。

本発明に係る二次元集積配管は、プレートと蓋との間にパッキン、ガスケット等のシール手段を挟み、クランプ、ねじ等の締結手段を用いて、プレートと蓋とを圧接することで、気水密性を確保すると共に組立分解が容易な構造としたものである。このような特徴を有する本発明に係る二次元集積配管の実施形態を図１〜図５に示し、その詳細を説明する。

本発明に係る二次元集積配管は、プレート２０及び蓋２１を有し、これらは、基本的には図７に示した従来のプレート１及び蓋４と同じである。具体的には、プレート２０には、溝状流体通路２０ａ、２０ｂ、・・・と溝状流体通路２０ａ、２０ｂ、・・・に貫通する貫通孔２０ａ’、２０ｂ’、・・・が設けられており、プレート２０に蓋２１が圧接されることで、溝状流体通路２０ａ、２０ｂ、・・・を密閉した流体通路となしている。プレート２０には、弁類等の制御機器が取り付けられ、貫通孔２０ａ’、２０ｂ’、・・・により、溝状流体通路２０ａ、２０ｂ、・・・と弁類等の制御機器とが連通され、流体の制御が行われる。なお、本発明においては、プレート２０と蓋２１とをできるだけ容易に分解可能とするため、主に、プレート２０側に弁類等の制御機器を配設することが望ましい。しかしながら、プレート２０、蓋２１の分解作業に影響が無ければ、蓋２１側に弁類等の制御機器を配設してもかまわない。

プレート２０と蓋２１を単に圧接しただけでは、圧接面の微小な隙間により流体通路間の漏れを生ずる。そこで、本発明では、図１に示すように、プレート２０と蓋２１との間にガスケット２２（シール手段）を介設しており、プレート２０と蓋２１を後述するクランプ４０（締結手段）により圧接することで、流体通路の気水密性を保っている。又、クランプ４０は容易に着脱可能なものであるため、プレート２０と蓋２１の分解、そして、再組み立てが容易となる。ガスケット２２は、シート状のシール材を用いて、流体通路部を切り取った形状に形成されており（図１においては、形状を網状のハッチングを施して図示。）、流体通路２０ａ、ｂ、・・・を各々独立するように取り囲むことで、外部及び他の流体通路間との漏洩を防止している。

なお、シール手段としては、図２（ａ）に示すように、パッキン２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、・・・を用いてもよい。パッキン２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、・・・は、具体的には、プレート２０の溝状流体通路２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、・・・の周囲に各々形成されたパッキン用溝２０ａ”、２０”、２０ｃ”、・・・に挿入されており（図２（ｂ）参照）、これらの上方から蓋２１を圧接することにより、外部及び他の流体通路間との漏洩を防止している。

上述したガスケット２２やパッキン２３等によるシール手段は、特にこれに限定するものではなく、流体の特性や使用圧力等の用途によって適宜選べばよい。例えば、パッキン２３としては、図２（ｂ）に示したようなＯリング形状のものやＶ字パッキン、Ｕ字パッキン等、様々なものが適用可能である。

図３（ａ）は、本実施例の締結手段の一例を示す図であり、クランプ式による圧接方法である。又、図３（ｂ）には、クランプ部分の断面図を示す。
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、クランプ４０は、プレート２０と蓋２１を挟む込むように、プレート２０及び蓋２１の外側に配置されたコの字型のコの字部材４３を有している。又、コの字部材４３の端部には、レバー４１がピン４２により回転自在に支持されており、ピン４２の周囲のレバー４１の部分には、外周半径を異なるものにするための凸部４１ａが設けられている。コの字部材４３は、その内側の幅がプレート２０及び蓋２１の厚さより若干大きめに形成されているので、レバー４１を蓋２１の表面方向に倒したとき、凸部４１ａの部分が蓋２１を押して、プレート２０と蓋２１とを圧接するようになっている。そして、レバー４１を蓋２１の表面に垂直に立てたとき、凸部４１ａによる蓋２１の押圧が解除されて、クランプ４０を容易に取り外すことが可能となる。なお、図３（ａ）、（ｂ）に示したクランプ４０では、レバー４１がコの字部材４３の一方の端部のみに設けられているが、一方の端部だけでなく、両方の端部にレバー４１を設けるようにしてもよい。

このようなクランプ４０をプレート２０と蓋２１の側端部に複数取り付けることで、気水密性を保ってプレート２０と蓋２１とを圧接できる。又、メンテナンス時には、クランプ４０を取り外すことで、プレート２０と蓋２１を容易に分解可能となり、再組み立てを行うときも、分解時と同様に、容易に組み立て可能である。更に、図１に示したガスケット２２や図２に示したパッキン２３の経時変化が予想される場合には、プレート２０と蓋２１が容易に分解可能であるため、ガスケット２２やパッキン２３もメンテナンス時に容易に交換可能となる。

上記クランプ４０は、プレート２０と蓋２１から完全に取り外すことが可能なものであるが、クランプ４０の紛失を考慮した場合、図３（ｃ）のように、一方の端部がプレート２０（又は蓋２１）に支持されたクランプ４４を用いてもよい。クランプ４４は、具体的には、Ｌ字型のＬ字部材４５を有し、Ｌ字部材４５の一方の端部がプレート２０（又は蓋２１）の凸設部４６に、ピン４７により回転自在に支持されており、Ｌ字部材４５の他方側の端部が蓋２１（又はプレート２０）の上面に配置可能である。Ｌ字部材４５の他方側の端部を蓋２１（又はプレート２０）の上面に配置し、その他方側の端部に回転自在に設けられたレバー４１を蓋２１の表面方向に倒すことで、プレート２０と蓋２１との圧接が可能となり、又、レバー４１を蓋２１の表面に垂直に立てることで、蓋２１の押圧が解除され、クランプ４４の取り外しが可能となる。

なお、上述したようなクランプ式の圧接方法では、基本的にはプレート２０及び蓋２１の側端部側しか圧接することができないため、気水密性を損なわないようにするには、プレート２０及び蓋２１自体が所定の剛性を有することが望ましい。プレート２０及び蓋２１が所定の剛性を持たない場合には、プレート２０及び蓋２１の中央部を、適宜な数のねじ等を用いて補助的に締結することで、プレート２０と蓋２１との気水密性を損なわないようにしてもよい。

又、図４、図８に示すように、プレート２０と蓋２１の中央部又は任意の位置に開口部４８、４９を設け、シート状のガスケット２２をシール手段として用いていれば、このガスケット２２の中央部や任意の位置にもプレート２０、蓋２１と同様の開口部を設け、この開口部４８とプレート２０及び蓋２１の側端部とに複数のクランプ４０を取り付けることで、プレート２０及び蓋２１の中央部も確実に均等に圧接して、プレート２０と蓋２１との気水密性を損なわないようにする。これは、特に、プレート２０及び蓋２１の材料として、樹脂材料等、剛性の低い材料を用いる場合に有用であり、例えば、透明な樹脂材料を用いて、プレート２０及び蓋２１を構成すれば、流体の流れや流体通路の汚れや残存物の有無を、外部から視認でき、適切なメンテナンスのタイミングを図ることが可能となる。

参考例

図５は、締結手段の参考例を示す図である。
本参考例では、図５に示すように、プレート２０と蓋２１との圧接方法として、アイボルト式の締結手段を用いたものである。具体的には、アイボルト５０の一端がピン５１によりプレート２０の凸設部５５に回転自在に支持されおり、圧接時には、蓋２１に設けた切欠部５４により、アイボルト５０の他端が蓋２１の上面に配置され、アイボルト５０の上部から座金５３、ナット５２を取り付け、締め付けることにより、座金５３を介して蓋２１をプレート２０側へ押し付けて、プレート２０と蓋２１とを圧接する構成である。そして、ナット５２、座金５３をアイボルト５０から取り外すことで、プレート２０と蓋２１は容易に分解可能となる。

なお、本参考例における切欠部５４、凸設部５５の配置は、逆の関係でもよく、プレート２０に切欠部を設け、蓋２１に凸設部を設け、蓋２１側の凸設部に回転自在に支持されたアイボルトにより、プレート２０と蓋２１とを圧接するようにしてもよい。

又、上述したクランプやアイボルト等による締結手段は、特にこれに限定するものではなく、流体の特性や使用圧力等用途によって適宜選べばよい。

本発明に係るシール手段を示す図である。 本発明に係る他のシール手段を示す図である。 本発明に係るプレートと蓋の締結手段を示す図である。 図３に示した締結手段の他の使用方法を示す図である。 プレートと蓋の締結手段の参考例を示す図である。 従来の流体制御装置を示す図である。 従来の集積配管技術を示す図である。 図３に示した締結手段の更なる他の使用方法を示す図である。

１ プレート
１ａ、ｂ、ｃ・・・ 溝状流体通路
１ａ’、ｂ’、ｃ’・・・ 孔
４ 蓋
４ａ、ｂ、ｃ・・・ 孔
１０ 取付板
１１ 弁類
１２ パイプ
２０ プレート
２０ａ、ｂ、ｃ・・・ 溝状流体通路
２０ａ’、ｂ’、ｃ’・・・ 貫通孔
２０ａ”、ｂ”、ｃ”・・・ パッキン用溝
２１ 蓋
２２ ガスケット
２３ａ、ｂ、ｃ・・・ パッキン
４０ クランプ
４１ レバー
４１ａ 凸部
４２ ピン
４３ コの字部材
４４ クランプ
４５ Ｌ字部材
４６ 凸設部
４７ ピン
４８ 開口部
４９ 開口部
５０ アイボルト
５１ ピン
５２ 座金
５３ ナット
５４ 切欠部
５５ 凸設部

Claims (2)

1. 溝状の流体通路と前記流体通路に貫通する貫通孔とを有するプレートと、
   前記プレートに圧接されると共に、前記流体通路を密閉した流体通路となす蓋と、
   前記プレートと前記蓋との間に介設されたシール手段と、
   前記プレート及び前記蓋の外側に配置されるコの字部材と、前記コの字部材の端部に回転自在に設けられ、所定位置に配置されたときに前記プレートと前記蓋とを圧接可能なレバーとを有し、前記レバーが他の所定位置に配置されたときに着脱可能な締結手段とを備え、
   前記プレート及び前記蓋の中央部又は任意の位置に開口部を設けると共に、前記締結手段を前記開口部と前記プレート及び前記蓋の側端部とに用いて、前記プレート及び前記蓋を均等に圧接するようにしたことを特徴とする二次元集積配管。
2. 請求項１記載の二次元集積配管において、
   前記シール手段を、前記流体通路の形状に沿って開口されたシート状のシール部材、又は、前記流体通路の周囲に形成された溝に挿入されたパッキンとしたことを特徴とする二次元集積配管。

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