JP4355196B2 - ベローズバルブ - Google Patents

Description

本発明は、バルブ軸部がベローズ部によって被覆されたベローズバルブに関する。

一般に、液体食品の製造工程における殺菌工程以降の工程では、製品の二次的な細菌汚染を防ぐために、バルブ軸部が蛇腹状の金属ベローズにより被覆されたベローズバルブが使用される。

または、上記ベローズバルブとして、外気をその開閉動作の際にベローズにより完全に遮断して上記べローズ内及びバルブ軸部周辺を無菌の状態にしうるように形成にされたアセプティックバルブが使用される。

上記金属ベローズは、バルブの開閉に合わせて蛇腹状部が伸縮するものであって、通常の許容使用圧力の範囲内では１００万回の開閉動作にも耐える寿命を備えている。

しかしながら、流路（ライン）内を流れる液体は、気体の混入やバルブの急激な開閉などによってその流速が急変したときに生ずる異常圧力が原因して、強い水撃波が発生するウオ−タハンマー現象を起す場合がある。

上記金属ベローズは、上記ウオ−タハンマー現象の発生によって通常圧力の数倍〜１０倍程度の水撃波等による急激な圧縮作用を受けると、全体又は部分的箇所に変形が生じ、本来の機能が低下し、短期に変形部位の金属疲労から割れが生じることがある。
このような事態が生じた場合には、ベローズバルブそのものの機能が失われることとなり、流通する液体の制御に障害を及ぼすものであった。

液体食品の製造工程では、ウオ−タハンマー現象が生じないライン構成・制御を行うことが理想的であるが、このウオ−タハンマー現象は、現実には上記したような気体の混入やバルブの急激な開閉など、色々な要素が組み合わされて生じているために、これを完全に取り除くことは難しい。

このため、ウオ−タハンマー現象が発生した場合であっても、ウオ−タハンマー現象により発生する衝撃への耐性が向上するベローズバルブが要望されている。

なお、従前、複数個のベローズが内外配置として備えられたベローズバルブ（たとえば、特許文献１参照）は知られているが、内方側ベローズがゴム、樹脂材料等弾性材により形成されている形式のベローズバルブは見当らない。

実公平５−４０３７８号公報

本発明は、ウオ−タハンマーの発生状況下においても耐衝撃圧性が改善され、信頼性の向上と長寿命化が達成された新規のベローズバルブを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明に係るベローズバルブは、バルブ軸部の弁箱部内に挿入された部分を被覆するベローズ部を備えたベローズバルブであって、上記ベローズ部は、弁箱部内の液圧を受ける外方側ベローズと上記外方側ベローズの内方に設けられた内方側ベローズとにより形成されると共に上記ベローズ部は、上記外方側ベローズと上記内方側ベローズとの間に浸入した浸入液を上記弁箱部の外に排出しうる排出部を有し、また上記バルブ軸部の弁箱部内挿入部分と上記内方側ベローズとの間には液体を密閉して収納しうる密閉部が形成され、上記密閉部に流体が封入されると共にベローズ部の収縮の際に密閉部内から流出する流体を受ける容器部が上記ベローズ部に連設され、上記弁箱部は液体の流入口及び流出口を有する弁筐本体の上部に蓋部が固定されて形成されると共に、上記容器部は、上記蓋部の上面に設けられたバルブ軸部を中心とする筒状のバルブ基部と、上記バルブ基部内を上下動するピストン状部とにより形成されていることを特徴とする。

また、請求項２記載の発明にあっては、上記密閉部と上記容器部とは、オリフィスを介して連通していることを特徴とする。

また、上記外方側ベローズは金属製であると共に上記内方側ベローズはゴム、樹脂材料等弾性材により形成されていることを特徴とする。

また、上記内方側ベローズは、上記外方側ベローズ及び上記内方側ベローズが収縮した際に形成される各蛇腹部の対向側面部に圧接しうる厚さ寸法に形成されていることを特徴とする。

請求項１記載の発明にあっては、外方側ベローズと内方側ベローズとの間に形成された密閉部内には流体が封入されていることから、管路においてウォーターハンマー現象が発生し、大きな水撃波が生じた場合であっても、上記密閉部内に封入された流体が剛体として機能し、外方側ベローズを内部から支持することから、外方側ベローズの破損又は変形を有効に防止することができる。
また、請求項２記載の発明にあっては、上記密閉部と上記容器部とは、オリフィスを介して連通していることから、上記ウォーターハンマー現象が発生し、大きな水撃波が発生した場合には、水撃波による圧力エネルギーを、密閉部内の封入流体が上記オリフィスを介して容器部内に流出することにより吸収する。
その結果、外方側ベローズが破損する事態を有効に防止することができる。
また、請求項３記載の発明にあっては、内方側ベローズはゴム又は樹脂材料等の弾性材により形成されていることから、上記水撃波による圧力エネルギーを有効に吸収することができる。また、外方側ベローズは金属製であることから、耐衝撃性に優れている。
さらに、請求項４記載の発明にあっては、バルブが開状態となり、外方側ベローズ及び内方側ベローズが収縮した場合には、内方側ベローズの各蛇腹腹部は外方側ベローズの蛇腹部内面部に当接し、外方側ベローズを内方から支持することから、ウォーターハンマー現象が発生し、大きな水撃波が発生した場合であっても、収縮した内方側ベローズが外方側ベローズを内方から支持することにより、上記の水撃波に対して有効に外方側ベローズを保護することができる。

図１及び図２は、本発明に係るベローズバルブの実施形態を示すものであって、図１はベローズ部が伸びている状態を示す断面図であり、図２はベローズ部が縮んでいる状態を示す断面図である。

本実施の形態に係るベローズバルブ４０は、バルブ軸部１の弁箱部２内に挿入された部部位３を被覆するベローズ部４を備えたベローズバルブであって、上記ベローズ部４は弁箱部２内の液圧を受ける外方側ベローズ５と上記外方側ベローズ５の内方に設けられた内方側ベローズ６とにより形成されている。

上記ベローズ部４は、上記外方側ベローズ６と上記内方側ベローズ５との間に浸入した流路内の液体を上記弁箱部２の外に排出しうる排出部７を有する。

また、上記内方側ベローズ５と上記挿入部分３との間には、流体８を密閉して収納しうる密閉部９が形成され、上記密閉部９に流体８が封入されると共に上記ベローズ部４の収縮の際に密閉部９内から流出する流体８を受ける容器部１０が上記密閉部９にオリフィス１１を介して連設されている。上記流体８としては油や水等が有効である。

そして、上記外方側ベローズ５は金属製であると共に上記内方側ベローズ６はゴムにより形成されている。上記内方側ベローズ６は本実施の形態にあってはゴムにより形成されているが、本実施の形態に限定されず、その他耐水性を有する合成樹脂により形成されていてもよい。

また、上記内方側ベローズ６は、上記外方側ベローズ５及び上記内方側ベローズ６が収縮した際に形成される各蛇腹部１２，１３の対向側面部１４，１５に圧接しうる厚さ寸法に形成されている。

上記弁箱部２は、下面と側面に液体の流入口１７及び流出口１８を有する弁筐本体１９に蓋部２０がクランプ２１により固定されて形成されている。

上記バルブ軸部１は、上記蓋部２０に開設された通孔２２を介して弁箱部２内に挿入された挿入部分３の下端にネジ部２５を介してシール４１付き弁体２４が固定されている。

上記外方側ベローズ５及び内方側ベローズ６は、これ等外方側ベローズ５、内方側ベローズ６の上端に上側フランジ部２７、２８が連続して設けられ、当該上側フランジ部２７、２８は、弁筐本体１９と蓋部２０との上記クランプ２１による固定の際に挟着されている。また、外方側ベローズ５の下端２９は、上記弁体２４に止着され、また内方側ベローズ６の下端は、当該内方側ベローズ６の下端に連設された下側フランジ部３０が上記挿入部分３の下端に対する弁体２４の螺着の際に挟着されている。

また、上記排出部７は、外方側ベローズ６の上側フランジ２７及び蓋部２０に導孔３２及び検出孔３３が設けられることで形成されている。

上記容器部１０は、上記蓋部２０の上面に設けられたバルブ軸部１を中心とする筒状のバルブ基部３４と、上記バルブ基部３４内を上下動するピストン状部３５とにより形成されている。また、上記ピストン状部３５は、バルブ軸部１及びバルブ基部３４に対して、止めリング３６により上下動の上限が決定された状態た状態であると共に、内方側Ｏリング３７及び外方側Ｏリング３８により、バルブ基部３４内において密封された状態で配置持されている。

上記オリフィス１１は、上記通孔２２の周面とバルブ軸部１の外周面との間隔により形成されている。なお、上記オリフィス１１は、図３に示すように蓋部２０にオリフィス孔４２を設けることによって実施できる。

さらに、上記内方側ベローズ６は、上記外方側ベローズ４と対峙する面に浸入液の案内用溝状スリット３９が設けられているものである。この案内用溝状スリット３９は、上記浸入液が上記導孔３２ヘ流入しやすくするためのものである。

なお、本発明は、上記浸入液の案内用溝３９を設けずに実施することができる。

本実施の形態に係るベローズバルブ４０にあっては、ウオ−タハンマー現象等による、ｍｓｅｃ単位の水撃波による異常な衝撃圧力が発生し、当該圧力が外方側ベローズ５に作用した場合には、上記密閉部９内に封入された流体８が剛体として機能することから、流体８が外方側ベローズ５を内部より支持し、外方側ベローズ５の破損又は変形を防止する。

また、上記ベローズ部４が図２に示すように収縮状態になった場合、外方側ベローズ５は、内方側ベローズ６の蛇腹部１３が外方側ベローズ５の蛇腹部１２の間に挟入した状態（図２中仮想線参照）となり、内方側ベローズ６を内方から支持することにより外方側ベローズの破損又は変形を防止する。

さらに、上記密閉部９と上記容器部１０とは、オリフィス１１を介して連通されているので、密閉部９内に封入された流体８は、密閉部９と容器部１０の間をオリフィス１１を介して弁箱部２外方へ流出し、上記ウオ−タハンマー現象等による異常な衝撃圧力を緩和できる。

また、ベローズ部３が図１に示すように伸直状態になった場合において、外方側ベローズ５の部分例えば１、２個の蛇腹部１２が局所的に上記異常な衝撃圧力を受けた時には、当該局所部分は、内方側ベローズ６の蛇腹部１３が外方側ベローズ５の上記局所における蛇腹部１２の間に挟入した状態になって補強される。

第一の実施形態を示すベローズ部が伸直状態となっている場合の断面図である。

ベローズ部の伸縮状態となっている場合の断面図である。

１ バルブ軸部
２ 弁箱部
３ 挿入部分
４ ベローズ部
５ 外方側ベローズ
６ 内方側ベローズ
７ 排出部
８ 液体
９ 密閉部
１０容器部
１１オリフィス
１２蛇腹部
１３蛇腹部
１４側面部
１５側面部
１７流入口
１８流出口
１９弁筐本体
２０蓋部
２１クランプ
２２通孔
２４弁体
２５ネジ部
２７上側フランジ部
２８上側フランジ部
２９下端
３０下側フランジ部
３２導孔
３３検出孔
３４バルブ基部
３５ピストン状部
３６止めリング
３７Ｏリング
３８Ｏリング
３９案内用溝状スリット
４０実施の形態に係るベローズバルブ
４１シール

Claims (4)

1. バルブ軸部の弁箱部内に挿入された部分を被覆するベローズ部を備え、液路内に配置され液体の流通を制御するベローズバルブであって、
   上記ベローズ部は弁箱部内の液圧を受ける外方側ベローズと上記外方側ベローズの内方に設けられ、上記バルブ軸を包囲して配置される内方側ベローズとにより形成されると共に、
   上記ベローズ部は、上記外方側ベローズと上記内方側ベローズとの間に浸入した浸入液を上記弁箱部の外に排出しうる排出部を有し、
   上記内方側ベローズの内部には液体を密閉して収納しうる密閉部が形成され、上記密閉部に流体が封入されると共にベローズ部が収縮する際に密閉部内から流出する流体を受ける容器部が上記ベローズ部に連設され、
   上記弁箱部は液体の流入口及び流出口を有する弁筐本体の上部に蓋部が固定されて形成されると共に、上記容器部は、上記蓋部の上面に設けられたバルブ軸部を中心とする筒状のバルブ基部と、上記バルブ基部内を上下動するピストン状部とにより形成されていることを特徴とするベローズバルブ。
2. 上記密閉部と上記容器部とは、オリフィスを介して連通していることを特徴とする請求項１記載のベローズバルブ。
3. 上記外方側ベローズは金属製であると共に上記内方側ベローズはゴム、樹脂材料等弾性材により形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のベローズバルブ。
4. 上記内方側ベローズは、上記外方側ベローズ及び上記内方側ベローズが収縮した際に形成される各蛇腹部の対向側面部に圧接しうる厚さ寸法に形成されていることを特徴とする請求項３記載のベローズバルブ。

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